Підручники з Біології / Біологія 9 клас / Соболь В.І. Біологія 9 клас 2021

						ДІЯЛЬНІСТЬ
						Завдання на застосування знань
						Розгляньте ілюстрацію, про­		сприятливості чинника
	аналізуйте запропоновані твердження і
	вкажіть правильні.
	1.		Межі витривалості виду позначено
	точками А і Б.							Ступінь дії
	нам пригнічення.
	2.		Затемнені ділянки відповідають зо-
	3.	Між зонами пригнічення розташована							А Інтенсивність дії чинника
	зона екологічної валентності.
	4.	Між межами витривалості А і Б – зона нормальної життєдіяльності

Біологія + Екологія

Пригадайте й проаналізуйте названі приклади взаємовідносин організмів, зіставте їх з ілюстраціями та визначте види біотичних чинників: А – мутуалізм, Б – канібалізм, В – коменсалізм, Г – паразитизм, Д – виїдання, Е – конкуренція; 1 – крокодил-самець поїдає молодого крокодила, 2 – рибка-клоун і актинія, 3 – шишкар живиться насінням ялини, 4 – черепаха й риби-прилипали, 5 – рафлезія і корені ліани в тропічному лісі, 6 – турнір жу- ків-оленів. Доведіть комплексний вплив екологічних чинників на організм.

СТАВЛЕННЯ

Біологія + Наука

Б

Визначте внесок учених (на ілюстрації зліва направо В. Вернадський, В. Шелфорд, Ю. Лібіх­ , Е. Геккель) у розвиток екології­ . Висловіть судження про те, яке значення мають знання екологічних закономірностей у практичній діяльності людини.

РЕЗУЛЬТАТ

1 – 6 балів  1. Що таке екологічні чинники? 2. Назвіть екологічні чинники. 3. У чому сутність комплексного впливу чинників на організм? 4. Назвіть основні закономірності дії екологічних чинників. 5. Що таке

обмежувальний чинник? 6. Що таке екологічна валентність? 7 – 9 балів  7. Чим визначається різноманітність екологічних чинників? 8. Як екологічні чинники діють на організми? 9. Як впливає на організм окремий екологічний чинник? 10 – 12 балів  10. Яке значення знань екологічних закономірностей

для діяльності людини?

241

Між організмами й середовищем існують тісні взаємовідносини, взаємозалежності й взаємовплив.

Закон єдності середовища й організмів

§ 57. СЕРЕДОВИЩЕ ІСНУВАННЯ

Основні поняття й ключові терміни: СЕРЕДОВИЩЕ ІСНУВАННЯ.

Пригадайте! Що таке екологічні чинники?

Знайомтеся!

Соня садова ( Eliomys quercinus) – єди-

ний вид гризунів родини соневих у фауні України­ , який зрідка трапляється у хвойно-широко- листих лісах і садах Полісся й Лісостепу. Занесено до Червоної книги України як зникаючий вид. Зміна яких умов їхнього середовища існування є причиною такого стану цього виду?

ЗМІСТ

Якими є компоненти середовища існування?

СЕРЕДОВИЩЕ ІСНУВАННЯ – це частина простору, в яко­ му мешкають особини, популяції й угруповання організмів різних видів.

Середо­вище існування утворене певними екологічними чинниками, що чинять прямий або опосередкований вплив на організми. Температура, солоність води, світло, вітер, вологість є екологічними чинниками, що створюють умови існування організмів. А такі чинники, як їжа, вода, гумус, кисень, що їх організми використовують для життєдіяльності, є ресурсами середовища існування.

Найголовнішою закономірністю у взаємодії організмів із середовищем їхнього життя є нерозривний стійкий двобічний зв’язок. Середовище існування є джерелом речовин, енергії та інформації, змінює живе, формує адаптації, сприяє виникненню нових популяцій й видів. Водночас й організми змінюють середовище існування, і роль їх у цьому є надзвичайно великою. Ґрунтоутворення, біофільтрація, азотофіксація, утворення осадових порід, мінералізація решток – це лише незначний перелік тих процесів, які впливають на ресурси та умови середовища існування. Ця закономірність називається

законом єдності середовища та організмів. Її автор – видатний україн-

ський науковець В. І. Вернадський (1863 – 1945).

Основними типами середовищ існування для організмів нашої Землі у природі є наземно-повітряне, водне, ґрунтове та гостальне (організм хазяї-

на). Організми можуть жити в одному або декількох середовищах. Наприклад, риби пристосовані до водного середовища, амфібії живуть на суходолі, а розмножуються у воді, пінгвіни чи ластоногі живляться у воді, а розмножуються на суходолі. Багато комах і амфібій починають життя в одному середовищі, а продовжують в іншому.

У подібних умовах середовища існування в різних видів виробляються подібні адаптаційні комплекси, що є основою для виділення життєвих форм

242

організмів. У вищих рослин розрізняють такі життєві форми, як дерева, кущі, трави, а у тварин – наземні, підземні, деревні, повітряні та водяні.

Отже, середовище існування є частиною природи, з умовами й ресурсами якої організми постійно взаємодіють.

Які особливості вирізняють середовища існування?
Наземно-повітряне середовище існування– цеабіотичненайрізнома­
нітніше за своїми умовами існування середовище життя організмів. Світло
є основним чинником, що зумовлює наявність адаптивних біоритмів: добових
(відкривання і закривання квіток, сон у тварин), місяцевих (закопування крабів
у пісок перед припливом), сезонних (линяння у птахів, листопад у рослин),річ­
них(масові розмноження сарани). Значення світла для різних організмів пов’я-
зане з ультрафіолетовими­	, видимими й інфрачервоними променями. Світло є
чинником для явищ фотоперіодизму (здатність організмів реагувати на
тривалістьсвітловогоперіодудоби)табіологічногогодинника(здатність
організмів реагувати на плин часу). Температура є досить часто
обмежувальним чинником. Вона впливає на швидкість			процесів обміну ре-
човин й визначає механізми терморегуляції. Значення води як екологічного
чинника виявляється її участю в процесах випаровування, транспортування
речовин, запліднення тощо. У повітрі найбільший вміст О2 та СО2, що важ-
ливі для дихання, фотосинтезу, регуляції життєдіяльності. У цьому середо-
вищі найпоширенішими тваринами є
аеробіонти­ (більшість літаючих комах,		1	2
птахів), наземні (плазуни, ссавці), ден-
дробіонти (соня садова, деревні квак-
ші), а з рослин – голота покритонасінні
(іл. 157). Адаптації мешканців забезпе-
чують швидке й активне переміщення		Іл. 157. Мешканці наземно-­
(міграції, перельоти), здобування й збе-		повітряного середовища існу-
реження води, жирів, вуглеводів, захист		вання: 1 – калина; 2 – горобець
від перегрівання чи замерзання, інтен-			хатній
сивний фотосинтез тощо.
Водне середовище існування – це рідке абіотичне середовище існу­
вання. Умови існування в межах середовища визначаються, в першу чергу,
фізичними властивостями води. Це висока теплоємність, ни­зька теплопро-
відність, розширення перед замерзанням, висока густина, поверхневий
натяг, текучість, прозорість, висока розчинність та ін. Тому температурний
режим середовища є відносно сталим. Освітленість водойм швидко змен-
шується з глибиною. Як правило, на глибинах понад 250 м фотосинтезуючі
організми існувати не можуть. Через		1	2
слабку розчинність вміст кисню у воді
є незначним. У прісній і особ­ливо мор-
ській воді значно більшим є вміст СО2
(у 150 разів більше, ніж в атмосфері),
що позначається на фотосинтезі во-		Іл. 158. Мешканці водного середо-
доростей і формуванні захисних вап-
		вища існування: 1 – ряска; 2 – рак
някових утворів (раковин, панцирів)			річковий	243

безхребетних. Мешканців водойм називають гідробіонтами і серед них виокремлюють такі екологічні групи як нейстон, планктон, нектон і бентос. Найпоширенішими групами водного середовища є водорості, кишковопорожнинні, війчасті черви, ракоподібні, молюски, голкошкірі, риби (іл. 158). Основними адаптаціями гідробіонтів є: у тварин – активний рух, пристосування для збільшення плавучості, зяброве дихання, зовнішнє запліднення, біолюмінесценція, біофільтрація тощо; у рослин – збільшена поверхня тіла, слабкий розвиток провідних й механічних тканин, розвиток міжклітинників та ін.

Ґрунтове середовище існування – це тверде абіотичне середовище існування. Ґрунт як середовище існування характеризується високою щільністю, вода і повітря містяться в порожнинах між часточками­ ґрунту, склад повітря відрізняється від атмосферного (вміст СО2 в 10 – 100 разів вищий, а кисню – в декілька разів менший, ніж в атмосфері), відсутність впливу світла, вологість завжди вища, ніж повітря, невелика амплітуда добових і річних коливань температури та ін. Мешканці ґрунтового середовища – едафобіонти (іл. 159). У верхніх шарах ґрунту живуть ціанобактерії, водорості,

гриби, лишайники,	кореневі систе-	1	2
ми рослин. Серед тварин найбільше
представництво мають безхребетні
(ґрунтові амеби, інфузорії, черви, клі-
щі, комахи). Основними адаптаціями є
мінеральне живлення, зменшені розмі-		Іл. 159. Мешканці ґрунтового сере-
ри й тонкі покриви тіла, риючі кінцівки,
вертикальні міграції,	слабка пігмента-	довища: 1 – білий гриб; 2 – дощо-
ція тіла, гетеротрофне живлення та ін.			вий черв’як

Гостальне середовище існування – це біотичне середовище існу-

вання, пов’язане з живими організмами. Особливості цієї частини простору визначаються будовою тіла та умовами внутрішнього середовища організ- мів-хазяїв (рН, температура). Гостальне середовище вирізняють стабільність температурних умов, захисні речовини й тканини, низький­ вміст кисню, відсутність впливу світла та ін. У такому середовищі немає потреби здобувати і відшукувати їжу, що позначається на будові організмів. Мешканці середовища живуть всередині організмів (ендобіонти) або на поверхні тіла (екзобіонти). Залежно від характеру взаємозв’язків між партнерами формуються різні типи симбіозу. Через те

мешканцями гостального середовища
є мутуалісти, коменсали, паразити і на-
півпаразити (іл. 160). Основними адап-
таціями мешканців цього середовища є
взаємозалежне живлення, спрощення
чи втрата органів, розвинута статева	Іл. 160. Типові симбіонти: 1 – оме-
система, значна плодючість, органи
прикріплення, складні життєві цикли,	ла біла; 2 – ксанторія настінна
анаеробне дихання тощо.

244

Отже, середовища існування різняться за особливостями дуже різних чинників, але визначальними є особливості впливу світла,

температури, води й повітря.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Завдання на порівняння

Порівняйте середовища існування та зробіть висновок про причини подібності та відмінностей між ними.

Ознака

Наземно-повітряне

Водне

Ґрунтове

Гостальне

Тип середовища

Особливості

Мешканці

Адаптації

Біологія + Символіка. Правило Бергмана та фенек

Фенек (Vulpes zerda) – це найменша тварина родини Псових роду Лисиця. Вона є логотипом і кодовою назвою браузера Mozilla Firefox, фігурує у творі А. де Сент-Ек- зюпері «Маленький принц», є символом екологї Тунісу. Ця тварина є ілюстрацією екологічних правило Бергмана та Аллена. За допомогою екологічного словника визначте суть цих екологічних закономірностей.

СТАВЛЕННЯ

Біологія + Екологія. Закон єдності організму й середовища

Визначте середовище існування зображених представників тваринного світу. Назвіть в одного з них (на вибір) адаптації до впливу екологічних чинників. На конкретному прикладі доведіть справедливість закону єдності організму й середовища.

РЕЗУЛЬТАТ

1 – 6 балів  1. Що таке середовище існування? 2. Назвіть типи середовищ існування. 3. Що таке наземно-повітряне середовище існування?4. Які особливості водного середовища існування.5. Наведіть приклади

мешканців ґрунтового середовища існування? 6. Наведіть приклади адаптацій організмів гостального середовища. 7 – 9 балів  7. Якими єкомпоненти середовища існування? 8. Які особливості вирізняють середовища існування? 9. Назвіть адаптації організмів до середовища існування. 10 – 12 балів 

10. Доведіть взаємозв’язок організмів із середовищем існування.

245

Основні умови стабільності екосистем

1. Значне видове різноманіття

2. Висока первинна біопродукція

3. Складність ланцюгів живлення

4. Розгалуженість трофічних мереж

5. Повнота мінералізації решток

Так усе колись минеться, все що вдіє людський дух, Неодмінним зостається лиш невпинний, вічний рух.

В. Самійленко

§ 58. ЕКОСИСТЕМИ ТА ЇХНЯ СТАБІЛЬНІСТЬ

Основні поняття й ключові терміни: СТАБІЛЬНІСТЬ ЕКОСИСТЕМИ. Екологічна сукцесія. Штучні екосистеми.

Пригадайте! Що таке екосистеми?

Поміркуйте!

У 1884 р. французький хімік і фізик Анрі Луї Ле Шательє (1850 – 1936) сформулював принцип,

відповідно до якого якщо на систему, що перебуває в стані рівноваги, подіяти зовнішнім чинником, то рівно­ вага зміщується у напрямі процесу, який послаблює цю дію. Чи можна застосувати цей принцип до екосистем?

ЗМІСТ

Як забезпечується стабільність екосистем?

СТАБІЛЬНІСТЬ (СТІЙКІСТЬ) ЕКОСИСТЕМИ – здатність екоси­ стеми зберігати свою структуру й функціонування під дією зовнішніх чинників. Будь-яка екосистема, чи трухлявий пеньок, чи велика річка, має внутрішні механізми саморегуляції для підтримання сталості складу й функціонування, тобто екологічного гомеостазу, але у різних екосистем він буде різним. Виникає запитання, чому?

Основною умовою стабільності екосистем є видове різноманіття. Види-про- дуценти забезпечують утворення великої кількості первинної органічної речовини, від якої залежать наступні ланки ланцюгів живлення. Велика кількість їжі сприяє існуванню консументів декількох порядків, серед яких є взаємозамінні види, подібні за своїми екологічними функціями. Завдяки цьому виникають розгалужені трофічні

мережі, що забезпечують функціонування екосистеми, якщо зменшується кількість окремих видів. І нарешті, значна кількість видів-редуцентів здійснює повну мінералізацію органічних решток до неорганічних сполук, що їх можуть знову використовувати продуценти. Таким чином, чим більша різ-

номанітність видів у екосистемі, тим більшими будуть її стабільність й тривалість існування.

Екосистеми є динамічними структурами із багатьох видів продуцентів, консументів, редуцентів, пов’язаних між собою трофічними ланцюгами. Рівновага у системах «хижак – жертва», «запилювачі – квіткові рослини», «фітофаг – рослина», «паразит – хазяїн» установлюється як еволюційні відносини упродовж багатьох тисяч років. За цей час види адаптуються один до

одного і до середовища існування.

246

Екосистема тільки прагне до стабільності, але ніколи її не досягає: по-перше, змінюються зовнішні умови, по-друге, види змінюють середовище існування.

Залежно від здатності екосистем підтримувати свою динамічну рівновагу їх поділяють на динамічно стійкі (екосистема стійко функціонує в широкому діа­пазоні змін навколишніх впливів і має багато взаємозамінних видів) і динамічно нестійкі (екосистема функціонує в обмеженому діапазоні змін навколишніх впливів і має небагато взаємозамінних видів). Так, кораловий риф, струмок, ставок є прикладами нестійких екосистем, а широколистий ліс, степ, тайга, буковий карпатський праліс – стійких (іл. 161).

Іл. 161. Кораловий риф (1) і буковий карпатський ліс (2)

Отже, стабільність екосистем залежить від механізмів само­- регуляції екосистеми, які пов’язані із видовим біорізноманіттям.

Яке значення та етапи екологічних сукцесій?

Стабільність екосистем забезпе-
чується механізмами саморегуляції за
більш чи менш стабільних умов довкіл-
ля. Але у випадку зміни цих умов у них
відбуваються зміни.
Екологічні сукцесії (лат. succesio –
наступність) – спрямовані послідовні
зміни угруповань організмів на певній
ділянці середовища, які призводять до
відновлення чи перетворення екосис­
теми відповідно до природних умов.
Засновником теорії сукцесій є Ф. Кле-	Іл. 162. Приклади
ментс (1874 – 1945). Причинами сукце-
сій можуть бути: зміни клімату, природні	сукцесійних змін
катаклізми (вулкани, землетруси, повені), вимирання або акліматизація ви-
дів, неповнота колообігу речовин, вплив людини, що є основним чинником
змін сучасних екосистем (іл. 162).
За особливостями формування сукцесії поділяють на первинні й вторин-
ні. Первиннісукцесії – це поява і розвиток угруповань у місцях, де їх раніше
не було (наприклад, розвиток екосистем на скельних породах, зсувах, від-
мілинах річок, вулканічних островах). Вторинні сукцесії – це відновлення
природних угруповань після певних порушень (наприклад, відновлення лі-
сів після пожеж чи вирубки, степів – після розорювання). Таким чином, еко-
логічні сукцесії є механізмами появи, розвитку, самопідтримки та
відновлення екосистем!
Якими є основні етапи формування сукцесій?		247

Іл. 163. Поле поруч з луками як приклад дотримання екологічної культури у бізнесі

•Процес сукцесії починається із заселення лишайниками, нижчими грибами і рослинами. Згодом на цих ділянках формуються чи відновлюються зооценози та мікробіоценози.

•Угрупування організмів, які існують на початку сукцесій, називаються піонерними. Вони зазвичай нестійкі, з незначним видовим різноманіттям, нескладними ланцюгами живлення, слабкою мінерілазацією решток тощо.

•Піонерні угруповання швидко змінюються проміжними угрупованнями. Це також нестійкі угруповання, але в них збільшується видове різноманіття, розгалужуються трофічні мережі тощо.

•Завершуються сукцесії, як правило, формуванням зрілих (клімаксних­ ) екосистем з максимально можливим у даних природних умовах ступенем стійкості.

Отже, постійні зміни середовища життя спричиняють сукцесії, кінцевою метою яких є досягнення стабільного стану.

Які особливості відрізняють штучні екосистеми від природних?

Штучні екосистеми – це збіднене видами угруповання рослин, тварин, грибів і мікроорганізмів, створене людиною. Їхнє призначення полягає в за-

безпеченні людини їжею й сировиною, створенні умов проживання, організації наукових досліджень та ін. Існування штучних екосистем можливе тільки за постійного, науково обґрунтованого догляду з боку людини.

Однією з визначальних особливостей штучних екосистем є переважання одного чи декількох домінантних видів організмів, що позначається на довжині трофічних ланцюгів, складності трофічних мереж тощо. В таких екосистемах діє в основному штучний добір, спрямований на максимальну продуктивність організмів, потрібних людині. Штучні екосистеми мають обмежений видовий склад, не здатні до саморегуляції, нестійкі за своєю природою, оскільки в умовах стресу вони є дуже

вразливими для конкурентів, збудників хвороб, паразитів, хижаків тощо. Людина повинна постійно втручатися у структуру та функціонування екосистем для того, щоб запобігти небажаним змінам.

Створюючи штучні екосистеми людина має розуміти їхні особливості та організовувати ландшафти таким чином, щоб не порушувалась стабільність природних великих екосистем. Сади чи поля мають чергуватися з лісами, природними водоймами, луками та біогеоценозами інших типів (іл. 163). Все це забезпечуватиме те різноманіття, що є запорукою стабільності окремих екосистем і природи загалом.

Отже, штучні екосистеми мають ту саму структуру (абіотичну та біотичну частини), умови існування

(видове різноманіття, ланцюги живлення тощо), але позбавлені такої властивості, як стабільність й стійкість у часі.

248

ДІЯЛЬНІСТЬ

Завдання на порівняння

Порівняйте за допомогою таблиці в робочому зошиті природні й штучні екосистем та сформулюйте висновок про їхню стабільність у часі.

Ознака		Екосистеми
	природні		штучні

Тип екосистем (за стійкістю)

Причини виникнення

Видове біорізноманіття

Трофічні сітки

Ступінь біопродуктивності

Саморегуляція

Джерело енергії

Колообіг речовин й потік енергії

Панівна форма добору

СТАВЛЕННЯ

Біологія + Екологія. Види-агресори й екосистеми

У сучасній екології з’явився термін		1	2
види-агресори (від лат. aggressio – на-
пад). Ці види швидко поширюються на
нових територіях і витісняють абори-
генні види. Так, серед рослин до такої
групи відносять борщівник Соснов­
ського (іл. 164, 1), амброзію полиноли-
сту, гірчак повзучий та ін. Серед тва-
рин – мохнаторукий китайський краб,
риби срібний карась і ротан-головеш­		Іл. 164. Приклади видів-агресорів:
ка (іл. 164, 2), молюск рапана, реброп-			1 – борщівник Сосновського;
лав мнеміопсис та ін. Не маючи ворогів			2 – ротан-головешка

і будучи надзвичайно плідними, вони швидко створюють численні популяції й активно впливають на екосистеми. Чому екосистеми під їхнім впливом змінюються? Спрогнозуйте можливі наслідки вторгнення видів-агресорів у екосистеми.

РЕЗУЛЬТАТ

1 – 6 балів  1. Що таке стабільність екосистем? 2. Назвіть види екосистем за стійкістю. 3. Що таке екологічна сукцесія? 4. Які причини сукцесій? 5. Що таке штучні екосистеми? 6. Наведіть приклади штучних

екосистем. 7 – 9 балів  7. Як забезпечується стабільність екосистем? 8. Яке значення та етапи екосукцесій? 9. Які особливості відрізняють штучні екосистеми від природних? 10 – 12 балів  10. Застосуйте знання і на конкретних прикладах порівняйте природні й штучні екосистеми.

249

Біосфера – це й мешканці, й дім, і ми у нім.

М. Васоєвич

§ 59. БІОСФЕРА ЯК ЦІЛІСНА СИСТЕМА

Основні поняття й ключові терміни: БІОСФЕРА. Жива речовина. Біологічний колообіг речовин й перетворення енергії.

Пригадайте! Що таке геологічні оболонки Землі?

Знайомтеся!

(1863 –

Володимир

Іванович Вернадський

1945) – геніальний український науковець, за-

сновник біогеохімії, творець вчення про біосферу. Він пи-

сав: «На земній поверхні немає хімічної сили, могутнішої

за своїми кінцевими наслідками, ніж живі організми, взяті

загалом». На вашу думку, чому?

ЗМІСТ

Які особливості біосфери?

БІОСФЕРА

–

особлива

Висота, м

оболонка Землі, населена живими

Озоновий шар

22 000

істотами (іл. 165). Перші уявлення

про біосферу­

як «зону життя» дав

8 000

Ж.

Б. Ламарк­

,

термін запропону-

вав

австрійський вчений

Е. Зюсс

4 000

АТМОСФЕРА

(1875), а цілісне вчення про біо­

сферу створив наш видатний спів-

100

вітчизник

В. І. Вернадський

(«Бі-

Наземні

осфера», 1926). Дослідженнями

організми

біосфери займається біосфероло-

0

гія.

1

Ґрунтові організми

Які ж

особливості

біосфери як

ЛІТОСФЕРА

біологічної системи найвищого рівня

10

Водні організми

організації живої матерії?

100

ГІДРОСФЕРА

Мешканці печер

1. Біосфера охоплює три геоло-

гічні оболонки – літосферу, атмос-

1 000

Донні організми

підземних вод

феру та гідросферу. Межами біос-

більше

Мікроорганізми

фери є нижні шари атмосфери до

1 000

висоти близько­

11 км, вся гідросфе-

Іл. 165. Біосфера

ра і верхній шар літосфери до глиби-

ни 3 – 11 км.

Б

І О С Ф Е Р А

Абіотичний компонент

←

Біотичний компонент

Біогенна мігра-

Речовина атмо-, гідрота

Жива речовина (продуценти,

ція елементів

атмосфери

консументи, редуценти)

→

2. У структурі біосфери виокремлюють абіотичний та біотичний компо- 250 ненти, що пов’язані переміщенням елементів. Живі організми концентрують,