Енергетична класифікація екосистем

Оскільки спільним знаменником і початковою рушійною силою усіх екосистем, як природних, так і антропогенних, є потік енергії, то за джерелом, рівнем та якістю енергії Ю. Одум (1986) виділяє 4 типи екосистем:

- несубсидовані природні екосистеми, які отримують енергію від Сонця;

- екосистеми, які одержують енергію від Сонця, але з природною енергетичною субсидією;

- субсидовані людиною екосистеми, які отримують енергію від Сонця;

- промислово-міські екосистеми, які отримують енергію палива.

- Несубсидовані природні екосистеми, які отримують енергію від Сонця. Приклади: відкритий океан, високогірні ліси. Це основа життєзабезпечення «космічного корабля» Землі в Сонячній системі. Всі вони отримують мало енергії і мають низьку біопродуктивність. Організми цих екосистем можуть існувати на мізерній частці енергії та інших ресурсів і ефективно використовувати їх. Вони займають величезні площі, одні лише океани займають 70% площі земної кулі. У цьому величезному комплексі очищаються великі об'єми повітря, повертається у оборот вода, формується клімат і т.д. Без зусиль людини виробляється деяка частка їжі. Окрім того, морські та гірські ландшафти мають велику естетичну цінність.

- Екосистеми, які одержують енергію від Сонця, але з природною енергетичною субсидією. Приклади: естуарії у припливних морях, деякі тропічні дощові ліси. Це екосистеми, які мають природну високу біопродуктивність і виробляють надлишки органічних речовин, які накопичуються або виносяться у інші екосистеми. Так, у естуаріях існує додаткова енергія припливів, прибою і течій, яка сприяє більш швидкому кругообігу мінеральних речовин й переміщенню їжі та відходів; організми можуть сконцентрувати свої зусилля на ефективному перетворенні сонячної енергії. Використовуючи додаткову енергію припливів, організми естуаріїв виробляють більше біопродукції, ніж прилеглі ділянки суші або прісноводні внутрішньоконтинентальні водойми, які отримують ту ж кількість сонячної енергії.

- Субсидовані людиною екосистеми, які отримують енергію від Сонця. Приклади: агроекосистеми, аквакультури (підводні плантації). Це екосистеми, які виробляють продукти харчування і отримують дотації у формі пального (або у інших формах), що постачаються людиною. Паливо для сільгоспмашин, м'язова сила тварин і людини - це така ж енергія, що надходить до агроекосистем, як сонячне світло, яку можна виміряти в калоріях, кінських силах або в одиницях системи СІ. Як образно відмічає Г. Одум (1971): "Хліб, рис, кукурудза або картопля частково зроблені із нафти". Навіть найпродуктивніші типи цих екосистем порівняні з природними екосистемами за потужністю споживаної енергії. Людина намагається направляти як можна більше енергії на виробництво продуктів харчування, які вона може використати негайно, а природа розподіляє продукти фотосинтезу між багатьма видами й речовинами і накопичує енергію «на чорний день», тобто різниця між природними та антропогенними екосистемами полягає у розподіленні потоку енергії.

- Промислово-міські екосистеми, які отримують енергію палива. Приклади: міста, пригороди, індустріалізовані зелені зони. У цих екосистем генеруються багатства людства, але в них утворюються й основні кількості забруднюючих речовин. Головним джерелом енергії служить паливо, а не сонячна енергія. Ці екосистеми залежать від вищезазначених екосистем, паразитують на них, одержуючи продукти харчування, паливо та інші матеріали. Для них характерна велика потреба в енергії; вона у 2-3 рази вище за той потік енергії, який підтримує життя у природних та напівприродних екосистем, спонукуваних сонячною енергією. З цієї причини безліч людей можуть жити на невеликій площі промислово-міських екосистем. Величина енергії, яка щорічно витрачається на 1 м² міста, визначається мільйонами ккал. Так, наприклад, на одного мешканця США припадає 87 млн. ккал на рік, а для функціонування людині необхідно лише 1 млн. ккал на рік. На домашнє господарство, промисловість, торгівлю, транспорт та інші види діяльності у США витрачається у 87 разів більше енергії, ніж потрібно для фізіологічних потреб людини. В Індії витрата енергії у 50 разів менша, а в Пакистані - у 100 разів менша ніж у США

Основні екосистеми світу

Загальна площа поверхні Землі складає 510 мли кв. км, з них 70 %, тобто 361 млн кв. км, — Світовий океан, суходіл — 150 мли кв. км, в тому числі: гори — 30 %, пустелі — 50 %, савани і рідколісся — 30 %, льодовики — 10 %, і тільки 10 % території суходолу займають сільськогосподарські угіддя. Треба враховувати і той фактор, що сонячна енергія по поверхні Землі розподіля­ється нерівномірно, її визначає географічне положення, рівень над морем.

Лісові екосистеми. У лісових екосистемах найпоширеніші й найбільш цінні лісові типи, бо це 80 % фітомаси Землі, або 1960 млрд тонн, це 4 млрд га, або 30 % площі суходолу із середнім запасом деревини 350 млрд куб. м.

На відміну від корисних копалин — нафти, газу, кам'яного вугілля ліс — відновлюваний природний ресурс. У лісах планети налічуються тисячі видів дерев, кущів, ліан. Під пологом лісу знаходяться трава, мох, лишайник, пла­уни, хвощі, паиоротник, гриби, підлісок, мікроорганізми. Щорічно в процесі фотосинтезу ліс дає 100 млрд тонн органічної речовини, відтворюються кисло­ти, смоли, вітаміни, цукор, фітонциди, з лісової сировини отримують 200 тис. найменувань різної продукції.

Ліс — це елемент географічного ландшафту, що складається із сукуп­ності деревних, кущових, трав'яних рослин, тварин і мікроорганізмів, котрі біологічно взаємопов'язані і впливають як один на одного, так і на зовнішнє середовище.

Тип лісу — це ділянка лісу, або їх сукупність, що характеризується за­гальними лісорослинними умовами, однаковим складом деревних порід, кількістю ярусів, аналогічною формою, що вимагає одних і тих же лісогоспо­дарських заходів.

Типи лісів об'єднані в групи асоціацій, тобто групи лісів, потім в класи типів лісів, лісові формації, класи лісових формацій, тини рослинності.

Північна позатропічна рослинність: кущі кедру, рідколісся, шпилько­вий, березовий, листяний, ліс тайги, дубові, кденові ліси, гірські листяні й шпилькові, субтропічні шпилькові й листяні, лісостепові й степові, пустель і напівпустель, субальпійські чагарникові її різнолісся.

Тропічна рослинність — це вологі вічнозелені тропічні ліси, листопадні тропічні ліси, тропічне рідколісся і савани.

Південна позатропічна рослинність — евкаліптові, вологі підтропічні ліси, рідколісся, широколистяні ліси

Існує шість зональних типів лісу: шпилькові, змішані, вологі, екваторі­альні, тропічні, ліс сухих областей.

Шпилькові (хвойні) ліси холодної зони розташовані в північній півкулі та в зоні тайги: ялина європейська і сибірська, сосна звичайна, модрина, кедр, ялиця. Мішані ліси помірної зони знаходяться в середній широті північної півкулі — шпильково-широколистяні, широколистяні та ліси лісостепу (бук, дуб, горіх, каштан, липа, клен, береза, сосна, кедр, ялиця, модрина, туя, дугласія). Це ліси, які найбільш інтенсивно експлуатуються.

Вологі ліси теплого помірного клімату трапляються в обох півкулях і в межах субтропічного поясу. Це соснові ліси СІНА, бук, ясен, горіх, тюль­панне дерево, паперове дерево, евкаліпт.

Екваторіальні дощові ліси (червоне дерево, кедр, бальса, зелене дере­во, ебенове дерево, лімбо, ірокс тощо) ростуть у тропічних районах з інтен­сивними опадами. Ці ліси інтенсивно експлуатуються для меблевого вироб­ництва.

Тропічні вологі листопадні ліси — це мусонні тропічні ліси Індії, Південної Америки з такими породами, як тик, сал, трояндове дерево, диптерекарпус, червоне і чорне дерево, ангольськє дерево.

Ліс сухих областей — це субтропічні шпилькові і листяні дерева та чагарники в сухих субтропіках. Найхарактерніші ліси Середземномор'я.

Лісогосподарська характеристика. Характеристика лісових еко­систем — це їх площа, лісистість, запаси деревини.

Лісова площа — це площа, зайнята деревами та чагарниками, які вико­ристовуються з лісогосподарською метою. Це громадські, приватні ліси, на­ціональні парки і заповідники, лісові культури і плантації (розрахункові лісосіки, площі під дорогами, лісові розсадники, крім міських парків і скверів, садів, лісових пасовищ).

Покрита лісом площа — це лісові ділянки, зайняті деревами, зімкнутість крон яких складає більше 20 %, це природні насадження плюс молодняки, лісові культури, захисні лісосмуги.

Екологічна цінність лісу в першу чергу в тому, що ліс — регулятор вод­ного режиму. Зрозумілим стає, чому стік води в Світовий океан щороку ката­строфічно збільшується.

Без лісу деградує земля, деградують водні ресурси. Ліс — відновлювач кисню. Він дає атмосфері 6 % кисню. Це легені Землі, які очищають повітря від пилу та інших шкідливих елементів антропогенного походження. Ліс регулюс інтенсивність сніготанення і рівень води в ріках, стабілізує склад атмосфери, знижує швидкість вітру, зберігас флору і фауну, мікроорганізми, виділяє фітонциди, оздоровлює довкілля, поглинає шум, має рекреаційне значення.

Лісові екосистеми розподілені нерівномірно. Україна вкрита лісом лише на 5020 мли га, в т. ч. молодняків — 53 %, середньовікових — 26 %, достига­ючих — 12 %, ділових лісостанів — 10 %. В Україні існує три групи лісів: перша — заповідники, ґрунтозахисні ліси, полезахисні, курортні, зелені зони міста, захисні смуги полів і лісів; друга група — ліс з інтенсивним веденням лісового господарства; третя група – спілі ліси експлуатаційного призначення.