النظام البيئي خصائصه وهيكله. تكوين وخصائص النظم البيئية. وظائف النظام البيئي. الخصائص العامة للنظم البيئية

الموضوع 1.2. : النظام البيئي وخصائصه

مقدمة …………………………………………………………………………………………… .. 3.

1. النظام الإيكولوجي - المفهوم الأساسي للإيكولوجيا ................................................... 4

2. التركيب الحيوي للنظام البيئي ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………….

3. العوامل البيئية ………………………………………………………………………… .6

4. عمل النظم البيئية ………………………………………………………… .. 12

5. تأثير الإنسان على النظام الإيكولوجي ………………………………………………… ... 14

الخلاصة ………………………………………………………………………………………………………………… .16

المراجع …………………………………………………………………………………………… .17

مقدمة

كلمة "علم البيئة" تتكون من كلمتين يونانيتين: "oicos" ، والتي تعني المنزل ، والمسكن ، و "الشعارات" - العلم ويترجم حرفيًا على أنه علم المنزل ، الموطن. تم استخدام هذا المصطلح لأول مرة من قبل عالم الحيوان الألماني إرنست هيجل في عام 1886 ، حيث حدد علم البيئة كمجال للمعرفة يدرس اقتصاديات الطبيعة - دراسة العلاقة العامة للحيوانات مع كل من الطبيعة الحية وغير الحية ، بما في ذلك جميع العلاقات الودية وغير الودية. العلاقات التي تتعامل معها الحيوانات والنباتات بشكل مباشر أو غير مباشر. أصبح هذا الفهم للبيئة معترفًا به عالميًا وأصبح اليوم كلاسيكيًا علم البيئة هو علم دراسة علاقة الكائنات الحية ببيئتها.

المادة الحية متنوعة لدرجة أنها تدرس على مستويات مختلفة من التنظيم ومن وجهات نظر مختلفة.

يتم تمييز المستويات التالية من تنظيم النظم الحيوية (انظر الملاحق (الشكل 1)).

تعد مستويات الكائنات الحية والمجموعات والأنظمة البيئية مجال اهتمام علم البيئة الكلاسيكي.

اعتمادًا على موضوع الدراسة وزاوية الرؤية التي تتم دراستها من خلالها ، تم تشكيل اتجاهات علمية مستقلة في علم البيئة.

بواسطة أبعاد الكائن تنقسم دراسات علم البيئة إلى علم النفس (كائن حي وبيئته) ، وعلم البيئة السكانية (السكان وبيئته) ، وعلم التوليف (المجتمعات وبيئتهم) ، وعلم الخلايا الحيوية (دراسة النظم البيئية) وعلم البيئة العالمي (دراسة المحيط الحيوي للأرض) ).

يعتمد على موضوع الدراسة تنقسم البيئة إلى إيكولوجيا الكائنات الحية الدقيقة والفطريات والنباتات والحيوانات والبشر والإيكولوجيا الزراعية والصناعية (الهندسة) والإيكولوجيا البشرية ، إلخ.

بواسطة الوسائط والمكونات يميز بين بيئة الأرض والمياه العذبة والبحر والصحاري والمرتفعات وغيرها من المساحات البيئية والجغرافية.

غالبًا ما تشتمل البيئة على عدد كبير من فروع المعرفة ذات الصلة ، خاصة من مجال حماية البيئة.

في هذه الورقة ، أولاً وقبل كل شيء ، يتم النظر في أساسيات البيئة العامة ، أي ، القوانين الكلاسيكية لتفاعل الكائنات الحية مع البيئة.

1. النظام البيئي - المفهوم الأساسي لعلم البيئة

تعتبر البيئة تفاعل الكائنات الحية والطبيعة غير الحية. يحدث هذا التفاعل ، أولاً ، ضمن نظام معين (نظام بيئي ، بيئي) ، وثانيًا ، ليس فوضويًا ، ولكنه منظم بطريقة معينة ، يخضع للقوانين.

النظام البيئيدعا مجموعة من المنتجين والمستهلكين والفاكهة التي تتفاعل مع بعضها البعض ومع بيئتها من خلال تبادل المادة والطاقة والمعلومات بطريقة تجعل هذا النظام الوحيد مستقرًا لفترة طويلة.

وبالتالي ، يتميز النظام البيئي الطبيعي بثلاث ميزات:

1) النظام البيئي هو بالضرورة مزيج من المكونات الحية وغير الحية ((انظر الملحق (الشكل 2)) ؛

2) داخل النظام البيئي ، يتم تنفيذ دورة كاملة ، تبدأ بتكوين المادة العضوية وتنتهي بتحللها إلى مكونات غير عضوية ؛

3) يظل النظام البيئي مستقرًا لبعض الوقت ، والذي يتم توفيره من خلال بنية معينة من المكونات الحيوية وغير الحيوية.

أمثلة على النظم البيئية الطبيعية هي البحيرة ، والغابات ، والصحراء ، والتندرا ، والأرض ، والمحيطات ، والمحيط الحيوي.

كما يتضح من الأمثلة ، يتم تضمين النظم البيئية الأبسط في الأنظمة الأكثر تعقيدًا. في الوقت نفسه ، يتم تحقيق التسلسل الهرمي لتنظيم الأنظمة ، في هذه الحالة ، الأنظمة البيئية.

وبالتالي ، ينبغي اعتبار بنية الطبيعة ككل نظامي ، يتألف من أنظمة إيكولوجية متداخلة مع بعضها البعض ، وأعلىها نظام بيئي عالمي فريد - المحيط الحيوي. في إطاره ، هناك تبادل للطاقة والمواد بين جميع المكونات الحية وغير الحية على نطاق كوكبي. إن الكارثة التي تهدد البشرية جمعاء هي أن إحدى العلامات التي تدل على أنه كان يجب انتهاك نظام بيئي: لقد تم إخراج المحيط الحيوي كنظام بيئي من حالة الاستقرار بسبب النشاط البشري. بسبب حجمها وتنوع العلاقات المتبادلة ، لا ينبغي لها أن تهلك من هذا ، بل ستنتقل إلى حالة مستقرة جديدة ، مع تغيير بنيتها ، أولاً وقبل كل شيء ، غير حية ، وبعدها ، حتمًا ، تعيش. الإنسان ، كنوع بيولوجي ، لديه فرصة أقل من غيره للتكيف مع الظروف الخارجية الجديدة المتغيرة بسرعة ، ومن المرجح أن يختفي أولاً. مثال توضيحي وتعليمي على ذلك هو قصة جزيرة الفصح.

في إحدى جزر بولينيزيا ، تسمى جزيرة إيستر ، نتيجة لعمليات الهجرة المعقدة في القرن السابع ، نشأت حضارة منغلقة معزولة عن العالم بأسره. في مناخ شبه استوائي مواتٍ ، على مدى مئات السنين من الوجود ، وصلت إلى ارتفاعات معينة من التطور ، وخلقت ثقافة وكتابة أصلية ، والتي لا يمكن حتى يومنا هذا فك رموزها. وفي القرن السابع عشر ، هلكت بلا أثر ، ودمرت أولاً النباتات والحيوانات في الجزيرة ، ثم دمرت نفسها في الوحشية التقدمية وأكل لحوم البشر. لم يعد لدى آخر سكان الجزيرة الإرادة والمواد اللازمة لبناء "سفن نوح" المنقذة - قوارب أو عوامات. تخليداً لذكرى نفسها ، ترك المجتمع المختفي جزيرة شبه صحراوية بأشكال حجرية عملاقة - شهود على قوتهم السابقة.

لذا ، فإن النظام البيئي هو أهم وحدة هيكلية في بنية العالم المحيط. كما يظهر في الشكل. 1 (انظر الملحق) ، أساس النظم البيئية هو المادة الحية ، تتميز حيوي بنية ، والموئل ، بسبب الكل العوامل البيئية . دعونا نفكر فيها بمزيد من التفصيل.

2. التركيب الحيوي للنظم البيئية

يعتمد النظام البيئي على وحدة المادة الحية وغير الحية. يتجلى جوهر هذه الوحدة في ما يلي. من عناصر الطبيعة غير الحية ، وخاصة جزيئات ثاني أكسيد الكربون و H2O ، تحت تأثير الطاقة الشمسية ، يتم تصنيع المواد العضوية التي تشكل كل أشكال الحياة على الكوكب. تحدث عملية تكوين المادة العضوية في الطبيعة في وقت واحد مع العملية المعاكسة - استهلاك هذه المادة وتحللها مرة أخرى إلى المركبات غير العضوية الأصلية. تحدث مجمل هذه العمليات داخل النظم الإيكولوجية ذات المستويات المختلفة من التسلسل الهرمي. من أجل أن تكون هذه العمليات متوازنة ، عملت الطبيعة على مدى بلايين السنين على عمل معين هيكل المادة الحية للنظام .

القوة الدافعة في أي نظام مادي هي الطاقة. في النظم البيئية ، يأتي بشكل رئيسي من الشمس. النباتات ، بسبب صبغة الكلوروفيل الموجودة فيها ، تلتقط طاقة الإشعاع الشمسي وتستخدمها لتجميع أساس أي مادة عضوية - الجلوكوز C6H12O6.

وبالتالي يتم تحويل الطاقة الحركية للإشعاع الشمسي إلى طاقة كامنة مخزنة في الجلوكوز. من الجلوكوز والمغذيات المعدنية التي يتم الحصول عليها من التربة - العناصر الغذائية - تتشكل جميع أنسجة عالم النبات - البروتينات والكربوهيدرات والدهون والدهون والحمض النووي والحمض النووي الريبي ، أي المادة العضوية للكوكب.

بالإضافة إلى النباتات ، يمكن لبعض البكتيريا أن تنتج مواد عضوية. إنهم يصنعون أنسجتهم ، ويخزنون فيها ، مثل النباتات ، الطاقة الكامنة من ثاني أكسيد الكربون دون مشاركة الطاقة الشمسية. بدلاً من ذلك ، يستخدمون الطاقة الناتجة عن أكسدة المركبات غير العضوية ، مثل الأمونيا والحديد وخاصة الكبريت (في خنادق أعماق المحيط ، حيث لا يخترق ضوء الشمس ، ولكن حيث يتراكم كبريتيد الهيدروجين بكثرة ، تم اكتشاف أنظمة بيئية فريدة. ). هذا هو ما يسمى طاقة التوليف الكيميائي ، لذلك تسمى الكائنات الحية التركيبات الكيميائية .

وهكذا ، فإن النباتات والمواد الكيميائية الاصطناعية تخلق مادة عضوية من مكونات غير عضوية باستخدام طاقة البيئة. يطلق عليهم المنتجين أو التغذية الذاتية . يضمن إطلاق الطاقة الكامنة المخزنة من قبل المنتجين وجود جميع أنواع الحياة الأخرى على هذا الكوكب. تسمى الأنواع التي تستهلك المواد العضوية التي أنشأها المنتجون كمصدر للمادة والطاقة لنشاط حياتهم المستهلكين أو غيرية التغذية .

المستهلكون هم مجموعة متنوعة من الكائنات الحية (من الكائنات الحية الدقيقة إلى الحيتان الزرقاء): الكائنات الأولية والحشرات والزواحف والأسماك والطيور وأخيراً الثدييات ، بما في ذلك البشر.

ينقسم المستهلكون بدورهم إلى عدد من المجموعات الفرعية وفقًا للاختلافات في مصادر طعامهم.

تسمى الحيوانات التي تتغذى مباشرة على المنتجين المستهلكين الأساسيين أو المستهلكين من الدرجة الأولى. هم أنفسهم يأكلون من قبل المستهلكين الثانويين. على سبيل المثال ، يعتبر الأرنب الذي يأكل جزرة مستهلكًا من الدرجة الأولى ، والثعلب الذي يصطاد أرنبًا هو مستهلك من الدرجة الثانية. تتوافق بعض أنواع الكائنات الحية مع عدة مستويات من هذا القبيل. على سبيل المثال ، عندما يأكل الشخص الخضار ، فهو مستهلك من الدرجة الأولى ، ولحم البقر هو مستهلك من الدرجة الثانية ، وعند تناول الأسماك المفترسة ، فإنه يعمل كمستهلك من الدرجة الثالثة.

يتم استدعاء المستهلكين الأساسيين الذين يتغذون فقط على النباتات آكلة الأعشاب أو نباتات . مستهلكو الطلبات الثانية والأعلى - آكلات اللحوم . الأنواع التي تأكل كل من النباتات والحيوانات هي حيوانات آكلة للحوم ، مثل البشر.

تسمى بقايا النباتات والحيوانات الميتة ، مثل الأوراق المتساقطة ، وجثث الحيوانات ، ومنتجات أنظمة الإخراج ، المخلفات. إنه عضوي! هناك العديد من الكائنات الحية التي تتخصص في التغذية على المخلفات. انهم يسمى ديتريتيفورس . مثال على ذلك النسور ، ابن آوى ، الديدان ، جراد البحر ، النمل الأبيض ، النمل ، إلخ. كما في حالة المستهلكين العاديين ، هناك حواجز أولية تتغذى مباشرة على المخلفات والثانوية وما إلى ذلك.

أخيرًا ، جزء كبير من المخلفات في النظام البيئي ، ولا سيما الأوراق المتساقطة ، والخشب الميت ، في شكله الأصلي لا تأكله الحيوانات ، ولكنها تتعفن وتتحلل عندما تتغذى على الفطريات والبكتيريا.

نظرًا لأن دور الفطريات والبكتيريا محدد جدًا ، فعادة ما يتم تمييزها في مجموعة خاصة من البكتريا وتسمى المحللات . تعمل المخفضات كمنظمين على الأرض وتغلق الدورة الكيميائية الحيوية للمواد ، مما يؤدي إلى تحلل المواد العضوية إلى مكوناتها غير العضوية الأصلية - ثاني أكسيد الكربون والماء.

وهكذا ، على الرغم من تنوع النظم البيئية ، فإنهم جميعًا لديهم الهيكليتشابه. في كل منها ، يمكن تمييز نباتات التمثيل الضوئي - المنتجين ، ومستويات مختلفة من المستهلكين ، والحفريات والمحللات. هم يشكلون التركيب الحيوي للنظم البيئية .

3. العوامل البيئية

تسمى الطبيعة الحية والجامدة المحيطة بالنباتات والحيوانات والبشر موطن . تسمى مجموعة المكونات الفردية للبيئة التي تؤثر على الكائنات الحية العوامل البيئية.

وفقًا لطبيعة المنشأ ، يتم تمييز العوامل اللاأحيائية والحيوية والبشرية المنشأ. العوامل غير الحيوية - هذه هي خصائص الطبيعة غير الحية التي تؤثر بشكل مباشر أو غير مباشر على الكائنات الحية.

العوامل الحيوية - هذه كلها أشكال من تأثير الكائنات الحية على بعضها البعض.

في السابق ، كان التأثير البشري على الكائنات الحية يُعزى أيضًا إلى العوامل الحيوية ، ولكن الآن هناك فئة خاصة من العوامل التي يولدها البشر. العوامل البشرية - هذه جميع أشكال نشاط المجتمع البشري التي تؤدي إلى تغيير في الطبيعة كموطن وأنواع أخرى وتؤثر بشكل مباشر على حياتهم.

وبالتالي ، فإن كل كائن حي يتأثر بالطبيعة غير الحية ، وكائنات الأنواع الأخرى ، بما في ذلك البشر ، والتي بدورها تؤثر على كل من هذه المكونات.

قوانين تأثير العوامل البيئية على الكائنات الحية

على الرغم من تنوع العوامل البيئية والطبيعة المختلفة لأصلها ، إلا أن هناك بعض القواعد والأنماط العامة لتأثيرها على الكائنات الحية.

لحياة الكائنات الحية ، من الضروري وجود مجموعة معينة من الشروط. إذا كانت جميع الظروف البيئية مواتية ، باستثناء حالة واحدة ، فإن هذا الشرط هو الذي يصبح حاسمًا لحياة الكائن الحي المعني. إنه يحد (يحد) من تطور الكائن الحي ، لذلك يطلق عليه العامل المحدد . في البداية ، وجد أن تطور الكائنات الحية محدود بسبب نقص أي مكون ، على سبيل المثال ، الأملاح المعدنية ، الرطوبة ، الضوء ، إلخ. في منتصف القرن التاسع عشر ، كان الكيميائي العضوي الألماني يوستاس ليبيج أول من أثبت تجريبيًا أن نمو النبات يعتمد على عنصر المغذيات الموجود بكمية ضئيلة نسبيًا. أطلق على هذه الظاهرة قانون الحد الأدنى. تكريمًا للمؤلف ، يُطلق عليه أيضًا قانون Liebig.

في الصياغة الحديثة قانون الحد الأدنى يبدو مثل هذا: يتم تحديد قدرة الكائن الحي على التحمل من خلال الحلقة الأضعف في سلسلة احتياجاته البيئية. ومع ذلك ، كما اتضح لاحقًا ، ليس فقط النقص ، ولكن أيضًا زيادة عامل ما يمكن أن يحد ، على سبيل المثال ، من موت محصول بسبب الأمطار ، والإفراط في تشبع التربة بالأسمدة ، وما إلى ذلك. المفهوم القائل بأن الحد الأقصى ، إلى جانب الحد الأدنى ، يمكن أن يكون أيضًا عاملاً مقيدًا تم تقديمه بعد 70 عامًا من Liebig بواسطة عالم الحيوان الأمريكي W. Shelford ، الذي صاغ قانون التسامح. وفق وفقًا لقانون التسامح ، يمكن أن يكون العامل المحدد لازدهار السكان (الكائن الحي) هو الحد الأدنى والحد الأقصى للتأثير البيئي ، ويحدد النطاق بينهما مقدار التحمل (حد التسامح) أو التكافؤ البيئي لـ الكائن الحي لهذا العامل ((انظر الملحق الشكل 3).

النطاق المناسب للعامل البيئي يسمى المنطقة المثلى (نشاط عادي). كلما زاد انحراف العامل عن المستوى الأمثل ، زاد هذا العامل تثبيط النشاط الحيوي للسكان. هذا النطاق يسمى منطقة القهر . القيم القصوى والدنيا المسموح بها للعامل هي نقاط حرجة لا يمكن بعدها وجود كائن حي أو مجموعة.

وفقًا لقانون التسامح ، يتبين أن أي فائض من المادة أو الطاقة هو مصدر للتلوث. وبالتالي ، فإن المياه الزائدة حتى في المناطق الجافة ضارة ويمكن اعتبار المياه ملوثًا شائعًا ، على الرغم من أنها ضرورية بكميات مثالية. على وجه الخصوص ، يمنع الماء الزائد تكوين التربة الطبيعي في منطقة تشيرنوزم.

الأنواع التي يتطلب وجودها ظروفًا بيئية محددة بدقة تسمى stenobiotic ، والأنواع التي تتكيف مع البيئة البيئية مع مجموعة واسعة من التغييرات في المعلمات تسمى eurybiotic.

من بين القوانين التي تحدد تفاعل الفرد أو الفرد مع بيئته ، نفرد قاعدة توافق الظروف البيئية مع التحديد الجيني للكائن الحي . تدعي أن نوعًا من الكائنات الحية يمكن أن يوجد طالما وبقدر ما تتوافق البيئة الطبيعية المحيطة به مع الاحتمالات الجينية لتكييف هذا النوع مع تقلباته وتغيراته.

عوامل الموئل اللاأحيائية

العوامل اللاأحيائية هي خصائص الطبيعة غير الحية التي تؤثر بشكل مباشر أو غير مباشر على الكائنات الحية. على التين. يوضح الشكل 5 (انظر الملحق) تصنيف العوامل اللاأحيائية. دعنا نبدء ب العوامل المناخية بيئة خارجية.

درجة الحرارة هي أهم عامل مناخي. يحدد شدة التمثيل الغذائي للكائنات وتوزيعها الجغرافي. يمكن لأي كائن حي أن يعيش ضمن نطاق معين من درجات الحرارة. وعلى الرغم من اختلاف هذه الفترات باختلاف أنواع الكائنات الحية (الحرارة الحرارية والتدفئة) ، إلا أن منطقة درجات الحرارة المثلى بالنسبة لمعظمها ، والتي يتم فيها تنفيذ الوظائف الحيوية بفعالية وكفاءة ، تكون صغيرة نسبيًا. نطاق درجات الحرارة التي يمكن أن توجد فيها الحياة هو حوالي 300 درجة مئوية: من -200 إلى +100 درجة مئوية. لكن معظم الأنواع ومعظم النشاط محصور في نطاق أضيق من درجات الحرارة. يمكن لبعض الكائنات الحية ، خاصة تلك الموجودة في مرحلة الخمول ، البقاء على قيد الحياة لبعض الوقت على الأقل في درجات حرارة منخفضة جدًا. أنواع معينة من الكائنات الحية الدقيقة ، وخاصة البكتيريا والطحالب ، قادرة على العيش والتكاثر في درجات حرارة قريبة من نقطة الغليان. الحد الأعلى لبكتيريا الينابيع الساخنة هو 88 درجة مئوية ، أما بالنسبة للطحالب الخضراء المزرقة فهي 80 درجة مئوية ، وبالنسبة للأسماك والحشرات الأكثر مقاومة فهي حوالي 50 درجة مئوية ، وكقاعدة عامة ، تكون الحدود العليا للعامل أكثر أهمية من أقل ، على الرغم من أن العديد من الكائنات بالقرب من الحدود العليا لنطاق التحمل تعمل بكفاءة أكبر.

في الحيوانات المائية ، عادة ما يكون نطاق تحمل درجات الحرارة أضيق مما هو عليه في الحيوانات الأرضية ، حيث أن نطاق تقلبات درجات الحرارة في الماء أقل منه على الأرض.

وبالتالي ، تعتبر درجة الحرارة عاملاً مهمًا ومحدودًا في كثير من الأحيان. تتحكم إيقاعات درجات الحرارة إلى حد كبير في النشاط الموسمي والنهاري للنباتات والحيوانات.

تساقط والرطوبة هي الكميات الرئيسية التي تم قياسها في دراسة هذا العامل. تعتمد كمية الهطول بشكل أساسي على مسارات وطبيعة الحركات الكبيرة للكتل الهوائية. على سبيل المثال ، تترك الرياح التي تهب من المحيط معظم الرطوبة على المنحدرات المواجهة للمحيط ، تاركة "ظل المطر" خلف الجبال ، مما يساهم في تكوين الصحراء. عند الانتقال إلى الداخل ، يتراكم الهواء كمية معينة من الرطوبة ، وتزداد كمية الهطول مرة أخرى. تميل الصحاري إلى التواجد خلف سلاسل الجبال العالية أو على طول السواحل حيث تهب الرياح من مناطق جافة داخلية شاسعة بدلاً من المحيط ، مثل صحراء نامي في جنوب غرب إفريقيا. يعتبر توزيع هطول الأمطار حسب الموسم عاملاً محددًا مهمًا للغاية للكائنات الحية.

رطوبة - معلمة تميز محتوى بخار الماء في الهواء. الرطوبة المطلقة هي كمية بخار الماء لكل وحدة حجم من الهواء. فيما يتعلق باعتماد كمية البخار التي يحتفظ بها الهواء على درجة الحرارة والضغط ، تم إدخال مفهوم الرطوبة النسبية - وهي نسبة البخار الموجود في الهواء إلى البخار المشبع عند درجة حرارة وضغط معينين. نظرًا لوجود إيقاع يومي للرطوبة في الطبيعة - زيادة في الليل وانخفاض أثناء النهار ، وتقلبها رأسياً وأفقياً ، يلعب هذا العامل ، إلى جانب الضوء ودرجة الحرارة ، دورًا مهمًا في تنظيم نشاط الكائنات الحية. يعتمد إمداد الكائنات الحية بالمياه السطحية على كمية الهطول في منطقة معينة ، لكن هذه القيم لا تتطابق دائمًا. وبالتالي ، باستخدام المصادر الجوفية ، حيث تأتي المياه من مناطق أخرى ، يمكن للحيوانات والنباتات الحصول على كمية من المياه أكثر مما تحصل عليه مع هطول الأمطار. على العكس من ذلك ، تصبح مياه الأمطار أحيانًا غير قابلة للوصول إلى الكائنات الحية.

إشعاع الشمس هي موجات كهرومغناطيسية ذات أطوال مختلفة. إنه ضروري للغاية للطبيعة الحية ، لأنه المصدر الخارجي الرئيسي للطاقة. يجب ألا يغيب عن البال أن طيف الإشعاع الكهرومغناطيسي للشمس واسع جدًا وأن نطاقات تردده تؤثر على المادة الحية بطرق مختلفة.

بالنسبة للمادة الحية ، تعتبر العلامات النوعية للضوء مهمة - الطول الموجي ، وكثافة ومدة التعرض.

إشعاعات أيونية يزيل الإلكترونات من الذرات ويربطها بالذرات الأخرى لتكوين أزواج من الأيونات الموجبة والسالبة. مصدره هو المواد المشعة الموجودة في الصخور ، بالإضافة إلى أنه يأتي من الفضاء.

تختلف الأنواع المختلفة من الكائنات الحية اختلافًا كبيرًا في قدرتها على تحمل جرعات كبيرة من التعرض للإشعاع. كما تظهر بيانات معظم الدراسات ، فإن الخلايا سريعة الانقسام هي الأكثر حساسية للإشعاع.

في النباتات العليا ، تتناسب الحساسية للإشعاع المؤين بشكل مباشر مع حجم نواة الخلية ، أو بالأحرى مع حجم الكروموسومات أو محتوى الحمض النووي.

تكوين الغاز الغلاف الجوي هو أيضا عامل مناخي مهم. منذ ما يقرب من 3-3.5 مليار سنة ، احتوى الغلاف الجوي على النيتروجين والأمونيا والهيدروجين والميثان وبخار الماء ، ولم يكن فيه أكسجين حر. تم تحديد تكوين الغلاف الجوي إلى حد كبير بواسطة الغازات البركانية. بسبب نقص الأكسجين ، لم يكن هناك شاشة أوزون لمنع أشعة الشمس فوق البنفسجية. بمرور الوقت ، بسبب العمليات اللاأحيائية ، بدأ الأكسجين يتراكم في الغلاف الجوي للكوكب ، وبدأ تكوين طبقة الأوزون.

ريح حتى أنه يمكن أن يغير مظهر النباتات ، خاصة في تلك الموائل ، على سبيل المثال ، في مناطق جبال الألب ، حيث يكون لعوامل أخرى تأثير محدود. لقد ثبت بشكل تجريبي أنه في الموائل الجبلية المفتوحة ، تحد الرياح من نمو النباتات: عندما تم بناء جدار لحماية النباتات من الرياح ، زاد ارتفاع النباتات. للعواصف أهمية كبيرة ، على الرغم من أن عملها محلي بحت. يمكن للأعاصير والرياح العادية أن تحمل الحيوانات والنباتات لمسافات طويلة وبالتالي تغير تكوين المجتمعات.

الضغط الجوي ، على ما يبدو ، ليس عاملاً مقيدًا للعمل المباشر ، ولكنه يرتبط ارتباطًا مباشرًا بالطقس والمناخ ، مما له تأثير مقيد مباشر.

تخلق ظروف المياه موطنًا غريبًا للكائنات الحية ، والذي يختلف عن البيئة الأرضية بشكل أساسي من حيث الكثافة واللزوجة. كثافة الماء حوالي 800 مرة ، و اللزوجة حوالي 55 مرة أعلى من الهواء. معا مع كثافة و اللزوجة أهم الخصائص الفيزيائية والكيميائية للبيئة المائية هي: التقسيم الطبقي لدرجة الحرارة ، أي تغير درجة الحرارة على طول عمق المسطح المائي ودوري. تتغير درجات الحرارة بمرور الوقت ، إلى جانب الشفافية الماء ، الذي يحدد نظام الضوء تحت سطحه: يعتمد التمثيل الضوئي للطحالب الخضراء والأرجوانية والعوالق النباتية والنباتات الأعلى على الشفافية.

كما هو الحال في الغلاف الجوي ، يلعب دور مهم تكوين الغاز البيئة المائية. في الموائل المائية ، تختلف كمية الأكسجين وثاني أكسيد الكربون والغازات الأخرى المذابة في الماء وبالتالي المتاحة للكائنات بشكل كبير بمرور الوقت. في المسطحات المائية التي تحتوي على نسبة عالية من المواد العضوية ، يعتبر الأكسجين العامل المحدد ذو الأهمية القصوى.

حموضة - يرتبط تركيز أيونات الهيدروجين (pH) ارتباطًا وثيقًا بنظام الكربونات. تختلف قيمة الأس الهيدروجيني في النطاق من 0 pH إلى 14: عند pH = 7 ، يكون الوسط محايدًا ، عند pH<7 - кислая, при рН>7 - قلوي. إذا لم تقترب الحموضة من القيم المتطرفة ، فعندئذٍ تكون المجتمعات قادرة على تعويض التغييرات في هذا العامل - فتسامح المجتمع مع نطاق الأس الهيدروجيني مهم للغاية. تحتوي المياه منخفضة الأس الهيدروجيني على القليل من العناصر الغذائية ، لذا فإن الإنتاجية منخفضة للغاية.

الملوحة - محتوى الكربونات والكبريتات والكلوريدات وما إلى ذلك. - عامل غير حيوي مهم آخر في المسطحات المائية. يوجد القليل من الأملاح في المياه العذبة ، حوالي 80٪ منها عبارة عن كربونات. يبلغ متوسط محتوى المعادن في محيطات العالم 35 جم / لتر. تكون الكائنات الحية في المحيطات المفتوحة بشكل عام ستينوهالين ، في حين أن كائنات المياه المالحة الساحلية تكون بشكل عام إيوريالينية. يكون تركيز الملح في سوائل الجسم وأنسجة معظم الكائنات البحرية متساوي التوتر مع تركيز الملح في مياه البحر ، لذلك لا توجد مشاكل في تنظيم التناضح.

تدفق لا يؤثر فقط بشكل كبير على تركيز الغازات والمغذيات ، ولكنه أيضًا يعمل بشكل مباشر كعامل مقيد. يتم تكييف العديد من النباتات والحيوانات النهرية من الناحية الشكلية والفسيولوجية بطريقة خاصة للحفاظ على موقعها في المجرى: لديهم حدود محددة جيدًا للتسامح مع عامل التدفق.

الضغط الهيدروليكي في المحيط له أهمية كبيرة. عند الغمر في الماء عند 10 أمتار ، يزداد الضغط بمقدار 1 ضغط جوي (105 باسكال). في أعمق جزء من المحيط ، يصل الضغط إلى 1000 ضغط جوي (108 باسكال). تستطيع العديد من الحيوانات تحمل التقلبات المفاجئة في الضغط ، خاصةً إذا لم يكن لديها هواء حر في أجسامها. خلاف ذلك ، قد يحدث الانسداد الغازي. الضغوط العالية ، المميزة للأعماق الكبيرة ، كقاعدة عامة ، تمنع العمليات الحيوية.

التربة .

التربة هي طبقة من المادة تقع فوق صخور القشرة الأرضية. كان العالم الروسي - عالم الطبيعة فاسيلي فاسيليفيتش دوكوتشايف في عام 1870 أول من اعتبر التربة بيئة ديناميكية وليست بيئة خاملة. لقد أثبت أن التربة تتغير وتتطور باستمرار ، وأن العمليات الكيميائية والفيزيائية والبيولوجية تحدث في منطقتها النشطة. تتشكل التربة نتيجة للتفاعل المعقد بين المناخ والنباتات والحيوانات والكائنات الحية الدقيقة. يتضمن تكوين التربة أربعة مكونات هيكلية رئيسية: القاعدة المعدنية (عادة 50-60٪ من إجمالي تكوين التربة) ، المادة العضوية (حتى 10٪) ، الهواء (15-25٪) والماء (25-30٪) ).

الهيكل المعدني للتربة - هو مكون غير عضوي يتكون من الصخور الأم نتيجة التجوية.

المواد العضوية تتكون التربة من تحلل الكائنات الحية الميتة وأجزائها والفضلات. تسمى البقايا العضوية المتحللة بشكل غير كامل بالقمامة ، والمنتج النهائي للتحلل - مادة غير متبلورة لم يعد من الممكن التعرف على المادة الأصلية - يسمى الدبال. نظرًا لخصائصه الفيزيائية والكيميائية ، فإن الدبال يحسن بنية التربة وتهويتها ، فضلاً عن زيادة القدرة على الاحتفاظ بالمياه والمواد المغذية.

يسكن التربة أنواع عديدة من الكائنات الحية النباتية والحيوانية التي تؤثر على خصائصها الفيزيائية والكيميائية: البكتيريا والطحالب والفطريات أو الكائنات الأولية والديدان والمفصليات. كتلتها الحيوية في مختلف الترب متساوية (كجم / هكتار): البكتيريا 1000-7000 ، الفطريات المجهرية - 100-1000 ، الطحالب 100-300 ، المفصليات - 1000 ، الديدان 350-1000.

العامل الطبوغرافي الرئيسي هو الارتفاع فوق مستوى سطح البحر. مع الارتفاع ، ينخفض متوسط درجات الحرارة ، ويزداد الفرق اليومي في درجات الحرارة ، ويزداد مقدار هطول الأمطار ، وتزداد سرعة الرياح وكثافة الإشعاع ، وينخفض الضغط الجوي وتركيزات الغاز. كل هذه العوامل تؤثر على النباتات والحيوانات ، مما يتسبب في منطقة عمودية.

سلاسل الجبال يمكن أن تكون بمثابة حواجز مناخية. تعمل الجبال أيضًا كحواجز أمام انتشار وهجرة الكائنات الحية ويمكن أن تلعب دورًا كعامل مقيد في عمليات الانتواع.

عامل طوبوغرافي آخر هو التعرض للمنحدر . في النصف الشمالي من الكرة الأرضية ، تتلقى المنحدرات المواجهة للجنوب مزيدًا من ضوء الشمس ، لذا فإن شدة الضوء ودرجة الحرارة أعلى هنا من أسفل الوديان وعلى منحدرات التعرض الشمالي. الوضع معكوس في نصف الكرة الجنوبي.

عامل الإغاثة المهم هو أيضا انحدار المنحدر . تتميز المنحدرات شديدة الانحدار بالتصريف السريع وتآكل التربة ، وبالتالي فإن التربة هنا رقيقة وجافة.

بالنسبة للظروف اللاأحيائية ، فإن جميع القوانين المدروسة لتأثير العوامل البيئية على الكائنات الحية صالحة. تتيح لنا معرفة هذه القوانين الإجابة على السؤال: لماذا تختلف المناطق المختلفة من الكوكب النظم البيئية؟ السبب الرئيسي هو خصوصية الظروف اللاأحيائية لكل منطقة.

العلاقات الحيوية ودور الأنواع في النظام البيئي

تقتصر مناطق التوزيع وعدد الكائنات الحية لكل نوع ليس فقط على ظروف البيئة غير الحية الخارجية ، ولكن أيضًا بعلاقتها مع الكائنات الحية من الأنواع الأخرى. البيئة الحية المباشرة للكائن الحي هي البيئة الحيوية ، وعوامل هذه البيئة تسمى حيوي . يمكن لممثلي كل نوع الوجود في مثل هذه البيئة ، حيث توفر لهم الروابط مع الكائنات الحية الأخرى ظروف معيشية طبيعية.

ضع في اعتبارك السمات المميزة للعلاقات من أنواع مختلفة.

منافسة هو النوع الأكثر شمولاً من العلاقات في الطبيعة ، حيث يؤثر كل من مجموعتين أو شخصين في النضال من أجل الظروف الضرورية للحياة على بعضهما البعض نفي .

قد تكون المنافسة بين الأنواع وبين الأنواع .

غير محدديحدث الصراع بين الأفراد من نفس النوع ، والمنافسة بين الأنواع تحدث بين الأفراد من الأنواع المختلفة. قد تتضمن التفاعلات التنافسية مساحة المعيشة والطعام أو العناصر الغذائية والضوء والمأوى والعديد من العوامل الحيوية الأخرى.

بين الأنواعيمكن أن تؤدي المنافسة ، بغض النظر عما تقوم عليه ، إما إلى توازن بين نوعين ، أو إلى استبدال مجموعة من نوع واحد بمجموعة من نوع آخر ، أو إلى قيام نوع واحد بإزاحة الآخر في مكان مختلف أو إجباره للتبديل إلى استخدام الموارد الأخرى. قررت ذلك لا يمكن أن يتعايش نوعان متطابقان من الناحية البيئية والاحتياجات في مكان واحد ، وعاجلاً أم آجلاً ، يقوم أحدهما بإزاحة الآخر. هذا هو ما يسمى بمبدأ الاستبعاد أو مبدأ Gause.

نظرًا لأن التفاعلات الغذائية تسود في بنية النظام البيئي ، فإن الشكل الأكثر تميزًا للتفاعل بين الأنواع في سلاسل الغذاء هو الافتراس ، حيث يتغذى فرد من نوع ، يسمى المفترس ، على الكائنات الحية (أو أجزاء من الكائنات الحية) من نوع آخر ، تسمى الفريسة ، ويعيش المفترس بشكل منفصل عن الفريسة. في مثل هذه الحالات ، يُقال إن النوعين متورطان في علاقة بين المفترس والفريسة.

الحياد - هذا نوع من العلاقة لا يؤثر فيه أي من السكان على الآخر: فهو لا يؤثر على نمو سكانه في حالة توازن وكثافة. في الواقع ، من الصعب للغاية ، من خلال الملاحظات والتجارب في الظروف الطبيعية ، التحقق من أن نوعين مستقلين تمامًا عن بعضهما البعض.

بتلخيص النظر في أشكال العلاقات الحيوية ، يمكننا استخلاص الاستنتاجات التالية:

1) العلاقات بين الكائنات الحية هي أحد المنظمين الرئيسيين لوفرة الكائنات الحية في الطبيعة والتوزيع المكاني ؛

2) تظهر التفاعلات السلبية بين الكائنات الحية في المراحل الأولى من تنمية المجتمع أو في ظروف طبيعية مضطربة ؛ في الجمعيات المشكلة حديثًا أو الجديدة ، يكون احتمال التفاعلات السلبية القوية أكبر مما كان عليه في الارتباطات القديمة ؛

3) في عملية تطور وتطور النظم البيئية ، هناك اتجاه لتقليل دور التفاعلات السلبية على حساب التفاعلات الإيجابية ، مما يزيد من بقاء الأنواع المتفاعلة.

يجب على الشخص أن يأخذ في الاعتبار كل هذه الظروف عند اتخاذ تدابير لإدارة النظم البيئية والسكان الأفراد من أجل استخدامها في مصلحتهم الخاصة ، وكذلك للتنبؤ بالعواقب غير المباشرة التي قد تحدث في هذه الحالة.

4. عمل النظم البيئية

الطاقة في النظم البيئية.

تذكر أن النظام البيئي هو مجموعة من الكائنات الحية التي تتبادل باستمرار الطاقة والمواد والمعلومات مع بعضها البعض ومع البيئة. لننظر أولاً في عملية تبادل الطاقة.

طاقة تعرف على أنها القدرة على القيام بالعمل. وصفت قوانين الديناميكا الحرارية خصائص الطاقة.

القانون الأول (بداية) للديناميكا الحرارية أو قانون الحفاظ على الطاقة تنص على أن الطاقة يمكن أن تتغير من شكل إلى آخر ، لكنها لا تختفي أو تتولد من جديد.

القانون الثاني (بداية) للديناميكا الحرارية أو قانون تنص الإنتروبيا على أنه في نظام مغلق ، يمكن أن تزيد الإنتروبيا فقط. تنطبق على الطاقة في النظم البيئيةالصيغة التالية مناسبة: يمكن أن تحدث العمليات المرتبطة بتحويل الطاقة تلقائيًا فقط بشرط أن تنتقل الطاقة من شكل مركّز إلى شكل منتشر ، أي أنها تتحلل. مقياس كمية الطاقة التي تصبح غير متاحة للاستخدام ، أو مقياس التغيير بالترتيب الذي يحدث عند تدهور الطاقة ، هو إنتروبيا . كلما ارتفع ترتيب النظام ، انخفضت إنتروبيا.

وبالتالي ، فإن أي نظام حي ، بما في ذلك النظام البيئي ، يحافظ على نشاطه الحيوي بسبب وجود فائض من الطاقة الحرة في البيئة (طاقة الشمس) ؛ ثانيًا ، القدرة على التقاط وتركيز هذه الطاقة نتيجة ترتيب مكوناتها ، واستخدامها في تبديدها في البيئة.

وبالتالي ، فإن التقاط الطاقة أولاً ثم تركيزها مع الانتقال من مستوى غذائي إلى آخر يوفر زيادة في التنظيم ، وتنظيم نظام حي ، أي انخفاض في إنتروبيا.

طاقة وإنتاجية النظم البيئية

لذلك ، يتم الحفاظ على الحياة في النظام البيئي بسبب المرور المستمر عبر المادة الحية للطاقة المنقولة من مستوى غذائي إلى آخر ؛ في هذه الحالة ، هناك تحول مستمر للطاقة من شكل إلى آخر. بالإضافة إلى ذلك ، أثناء تحويل الطاقة ، يتم فقد جزء منها في شكل حرارة.

ثم يطرح السؤال التالي: ما هي النسب الكمية ، والنسب التي يجب أن يكون أعضاء المجتمع من مختلف المستويات الغذائية في النظام البيئي فيما بينهم من أجل تلبية احتياجاتهم من الطاقة؟

يتركز احتياطي الطاقة بالكامل في كتلة المادة العضوية - الكتلة الحيوية ، وبالتالي يتم تحديد شدة تكوين المادة العضوية وتدميرها في كل مستوى من خلال مرور الطاقة عبر النظام البيئي (يمكن دائمًا التعبير عن الكتلة الحيوية بوحدات الطاقة) .

معدل تكوين المادة العضوية يسمى الإنتاجية. يميز بين الإنتاجية الأولية والثانوية.

في أي نظام بيئي ، يتم تكوين الكتلة الحيوية وتدميرها ، ويتم تحديد هذه العمليات بالكامل من خلال عمر المستوى الغذائي الأدنى - المنتجون. تستهلك جميع الكائنات الحية الأخرى فقط المواد العضوية التي أنشأتها النباتات بالفعل ، وبالتالي ، فإن الإنتاجية الإجمالية للنظام البيئي لا تعتمد عليها.

لوحظ ارتفاع معدلات إنتاج الكتلة الحيوية في النظم البيئية الطبيعية والاصطناعية حيث تكون العوامل غير الحيوية مواتية ، وخاصة عندما يتم توفير طاقة إضافية من الخارج ، مما يقلل من تكاليف دعم الحياة الخاصة بالنظام. يمكن أن تأتي هذه الطاقة الإضافية في أشكال متنوعة ، كما هو الحال في الحقل المزروع ، في شكل طاقة الوقود الأحفوري والعمل الذي يقوم به شخص أو حيوان.

وبالتالي ، لتوفير الطاقة لجميع أفراد مجتمع الكائنات الحية في نظام بيئي ، من الضروري وجود نسبة كمية معينة بين المنتجين ، والمستهلكين من مختلف الطلبات ، والحواجز والمحللات. ومع ذلك ، بالنسبة لحياة أي كائن حي ، وبالتالي النظام ككل ، فإن الطاقة فقط ليست كافية ، بل يجب أن تتلقى بالضرورة مكونات معدنية مختلفة ، وعناصر دقيقة ، ومواد عضوية ضرورية لبناء جزيئات المادة الحية.

دورة العناصر في النظام البيئي

من أين تأتي المكونات الضرورية لبناء كائن حي في البداية في المادة الحية؟ يتم توفيرها للسلسلة الغذائية من قبل نفس المنتجين. إنهم يستخلصون المعادن غير العضوية والماء من التربة ، وثاني أكسيد الكربون من الهواء ، ومن الجلوكوز المتكون في عملية التمثيل الضوئي ، بمساعدة الكائنات الحيوية ، كما يقومون ببناء جزيئات عضوية معقدة - الكربوهيدرات ، والبروتينات ، والدهون ، والأحماض النووية ، والفيتامينات ، إلخ.

من أجل أن تكون العناصر الضرورية متاحة للكائنات الحية ، يجب أن تكون متاحة دائمًا.

في هذه العلاقة ، يتحقق قانون حفظ المادة. من الملائم صياغته على النحو التالي: لا تختفي الذرات في التفاعلات الكيميائية أبدًا ولا تتشكل ولا تتحول إلى بعضها البعض ؛ إنهم يعيدون ترتيبها فقط لتشكيل جزيئات ومركبات مختلفة (امتصاص أو إطلاق متزامن للطاقة). وبسبب هذا ، يمكن استخدام الذرات في مجموعة متنوعة من المركبات ولا ينضب إمدادها أبدًا. هذا بالضبط ما يحدث في النظم البيئية الطبيعية في شكل دورات من العناصر. في هذه الحالة ، يتم تمييز دورتين: كبيرة (جيولوجية) وصغيرة (حيوية).

دورة المياه هي إحدى العمليات الضخمة على سطح الكرة الأرضية. يلعب دورًا رئيسيًا في ربط الدورات الجيولوجية والحيوية. في المحيط الحيوي ، يقوم الماء ، الذي يمر باستمرار من حالة إلى أخرى ، بعمل دورات صغيرة وكبيرة. يشكل تبخر الماء من سطح المحيط ، وتكثيف بخار الماء في الغلاف الجوي ، وهطول الأمطار على سطح المحيط دورة صغيرة. إذا تم نقل بخار الماء بواسطة التيارات الهوائية إلى الأرض ، تصبح الدورة أكثر تعقيدًا. في هذه الحالة ، يتبخر جزء من الترسيب ويعود إلى الغلاف الجوي ، بينما يغذي الجزء الآخر الأنهار والخزانات ، ولكنه في النهاية يعود إلى المحيط مرة أخرى مع جريان النهر والجريان السطحي ، وبذلك يكمل دورة كبيرة. من الخصائص المهمة لدورة المياه أنها تتفاعل مع الغلاف الصخري والغلاف الجوي والمواد الحية ، وتربط معًا جميع أجزاء الغلاف المائي: المحيطات والأنهار ورطوبة التربة والمياه الجوفية والرطوبة الجوية. الماء عنصر أساسي لجميع الكائنات الحية. المياه الجوفية ، التي تخترق أنسجة النبات في عملية النتح ، تجلب الأملاح المعدنية الضرورية للنشاط الحيوي للنباتات نفسها.

تلخيصًا لقوانين عمل النظم البيئية ، دعونا نصوغ مرة أخرى أحكامها الرئيسية:

1) توجد النظم البيئية الطبيعية على حساب الطاقة الشمسية الحرة غير الملوثة ، وكميتها مفرطة وثابتة نسبيًا ؛

2) يحدث نقل الطاقة والمواد من خلال مجتمع الكائنات الحية في النظام البيئي على طول السلسلة الغذائية ؛ يتم تقسيم جميع أنواع الكائنات الحية في نظام بيئي وفقًا للوظائف التي تؤديها في هذه السلسلة إلى منتجين ومستهلكين ومحللات ومحللات - وهذا هو الهيكل الحيوي للمجتمع ؛ تعكس النسبة الكمية لعدد الكائنات الحية بين المستويات الغذائية البنية الغذائية للمجتمع ، والتي تحدد معدل مرور الطاقة والمادة عبر المجتمع ، أي إنتاجية النظام البيئي ؛

3) تحافظ النظم البيئية الطبيعية ، بسبب بنيتها الحيوية ، على حالة مستقرة إلى أجل غير مسمى ، دون أن تعاني من استنفاد الموارد والتلوث من نفاياتها ؛ الحصول على الموارد والتخلص من النفايات يحدث داخل دورة جميع العناصر.

5. تأثير الإنسان على النظام البيئي.

يمكن النظر إلى تأثير الإنسان على بيئته الطبيعية من جوانب مختلفة ، اعتمادًا على الغرض من دراسة هذه المسألة. من وجهة نظر علم البيئة من المهم النظر في تأثير الإنسان على النظم البيئية من وجهة نظر تطابق أو تناقض الإجراءات البشرية مع القوانين الموضوعية لعمل النظم البيئية الطبيعية. بناء على وجهة نظر المحيط الحيوي مثل النظام البيئي العالمي، جميع الأنشطة البشرية المتنوعة في المحيط الحيوي تؤدي إلى تغييرات: تكوين المحيط الحيوي والدورات وتوازن المواد المكونة له ؛ توازن الطاقة في المحيط الحيوي. الكائنات الحية. اتجاه ومدى هذه التغييرات لدرجة أنه قد أطلق عليها اسمًا من قبل الإنسان نفسه. أزمة بيئية. تتميز الأزمة البيئية الحديثة بالمظاهر التالية:

تغير تدريجي في مناخ الكوكب بسبب التغيرات في توازن الغازات في الغلاف الجوي ؛

تدمير عام ومحلي (فوق القطبين ، مناطق منفصلة من الأرض) لشاشة أوزون الغلاف الحيوي ؛

تلوث المحيط العالمي بالمعادن الثقيلة والمركبات العضوية المعقدة والمنتجات النفطية والمواد المشعة وتشبع المياه بثاني أكسيد الكربون ؛

انهيار الروابط البيئية الطبيعية بين المحيطات والمياه الأرضية نتيجة لبناء السدود على الأنهار ، مما يؤدي إلى تغيير في الجريان السطحي الصلب ، وطرق التكاثر ، وما إلى ذلك ؛

تلوث الغلاف الجوي بتكوين الترسيب الحمضي ، والمواد شديدة السمية نتيجة التفاعلات الكيميائية والكيميائية الضوئية ؛

تلوث مياه الأرض ، بما في ذلك مياه الأنهار المستخدمة لإمداد مياه الشرب ، بمواد شديدة السمية ، بما في ذلك الديوكسينات ، والمعادن الثقيلة ، والفينولات ؛

تصحر الكوكب.

تدهور طبقة التربة وتقليل مساحة الأراضي الخصبة الصالحة للزراعة ؛

التلوث الإشعاعي لأقاليم معينة فيما يتعلق بالتخلص من النفايات المشعة ، والحوادث التي من صنع الإنسان ، وما إلى ذلك ؛

تراكم القمامة المنزلية والنفايات الصناعية على سطح الأرض ، ولا سيما المواد البلاستيكية غير القابلة للتحلل عمليًا ؛

تقليص مساحات الغابات الاستوائية والشمالية ، مما يؤدي إلى اختلال غازات الغلاف الجوي ، بما في ذلك انخفاض تركيز الأكسجين في الغلاف الجوي للكوكب ؛

تلوث المساحات الجوفية ، بما في ذلك المياه الجوفية ، مما يجعلها غير مناسبة لإمدادات المياه ويهدد الحياة التي لا تزال قليلة الدراسة في الغلاف الصخري ؛

اختفاء هائل وسريع يشبه الانهيار الجليدي لأنواع من المادة الحية ؛

تدهور البيئة المعيشية في المناطق المأهولة بالسكان ، وخاصة المناطق الحضرية ؛

الاستنزاف العام ونقص الموارد الطبيعية اللازمة للتنمية البشرية ؛

تغيير الحجم والطاقة والدور البيوجيوكيميائي للكائنات ، وإعادة تشكيل سلاسل الغذاء ، والتكاثر الجماعي لأنواع معينة من الكائنات الحية ؛

انتهاك التسلسل الهرمي للنظم البيئية ، زيادة في التوحيد النظامي على هذا الكوكب.

استنتاج

عندما أصبحت المشاكل البيئية في منتصف الستينيات من القرن العشرين مركز اهتمام المجتمع العالمي ، نشأ السؤال: كم من الوقت تبقى للبشرية؟ ومتى تبدأ في جني ثمار إهمال بيئتها؟ حسب العلماء: في 30-35 سنة. لقد حان ذلك الوقت. لقد شهدنا أزمة بيئية عالمية أثارها النشاط البشري. في الوقت نفسه ، لم تذهب السنوات الثلاثين الماضية عبثًا: فقد تم إنشاء أساس علمي أكثر صلابة لفهم المشكلات البيئية ، وتم تشكيل هيئات تنظيمية على جميع المستويات ، وتم تنظيم العديد من المجموعات البيئية العامة ، وتم إصدار قوانين ولوائح مفيدة ، وتم التوصل إلى بعض الاتفاقيات الدولية.

ومع ذلك ، فإن العواقب هي التي يتم إزالتها بشكل أساسي ، وليس أسباب الوضع الحالي. على سبيل المثال ، يستخدم الناس المزيد والمزيد من المنتجات المضادة للتلوث في السيارات ويحاولون استخراج المزيد والمزيد من الزيت بدلاً من التشكيك في الحاجة إلى تلبية الاحتياجات المفرطة. تسعى البشرية بشكل يائس إلى إنقاذ العديد من الأنواع من الانقراض ، متجاهلة الانفجار السكاني الذي يقضي على النظم البيئية الطبيعية من على وجه الأرض.

الاستنتاج الرئيسي من المادة التي تمت مناقشتها في البرنامج التعليمي واضح تمامًا: الأنظمة التي تتعارض مع المبادئ والقوانين الطبيعية غير مستقرة . أصبحت محاولات الحفاظ عليها مكلفة ومعقدة بشكل متزايد ومحكوم عليها بالفشل على أي حال.

لاتخاذ قرارات طويلة الأمد ، من الضروري الانتباه إلى المبادئ التي تحدد التنمية المستدامة ، وهي:

استقرار السكان

الانتقال إلى أسلوب حياة أكثر توفيرًا للطاقة والموارد ؛

تطوير مصادر الطاقة الصديقة للبيئة ؛

إنشاء تقنيات صناعية منخفضة النفايات ؛

إعادة تدوير النفايات؛

خلق إنتاج زراعي متوازن لا يستنزف التربة وموارد المياه ولا يلوث الأرض والغذاء ؛

الحفاظ على التنوع البيولوجي على هذا الكوكب.

فهرس

1. Nebel B. علوم حول البيئة: كيف يعمل العالم: في مجلدين - م: مير ، 1993.

2. Odum Yu. علم البيئة: في مجلدين - م: مير ، 1986.

3. Reimers N. F. حماية الطبيعة والبيئة البشرية: قاموس - كتاب مرجعي. - م: التنوير 1992. - 320 ص.

4. Stadnitsky G. V. ، Rodionov A. I. البيئة.

5. م: العالي. المدرسة ، 1988. - 272 ص.

في الدورة المدرسية والجامعة ، يتم النظر بالضرورة في المفهوم والخصائص الرئيسية للنظم البيئية والتكاثر الحيوي والسكان والمجتمعات. يتم تقديم فكرة عن هذه التعريفات وجوهر الأشياء في إطار علم الأحياء والبيئة. غالبًا ما يتم ذكر هذه المفاهيم أيضًا في الجغرافيا. يعتقد العلم الحديث أن طبيعة العالم من حولنا نظام متكامل. لا يهم ما هي بيئتها - الماء أو العيش على الأرض.

النهج النظري

تعتبر خصائص النظام البيئي ، التكاثر الحيوي في إطار علم عام مكرس للأنظمة المعقدة. كان مؤسس هذا الاتجاه هو L. von Bertalanffy ، الذي عمل في القرن العشرين. في نهاية الأربعينيات ، نشر العديد من الأعمال التي نظرت في إمكانية اتباع نهج منظم للعديد من مشاكل العالم من حولنا. في عصرنا ، أصبحت النظرية التي طورها أكثر أهمية على خلفية أزمة طبيعية وتأثير مجسم.

النظرية العامة

بالنظر إلى بنية النظام البيئي وخصائصه ، من المهم أولاً تحديد ما نتحدث عنه ، من حيث المبدأ. يستخدم النظام لتعيين المكونات المترابطة والمتفاعلة لتشكيل كائن متكامل. عادة ما يُفهم الكل على أنه وحدة مكونة من العديد من العناصر ، تتميز بهيكل محدد بدقة ، أي من خلال الموقع المحدد للأجزاء الفردية وطبيعة محددة بدقة للتأثير المتبادل.

الخصائص الرئيسية للنظام البيئي:

دمج؛
عزل؛
النزاهة؛
الرصيد؛
المزيد؛
السيطرة.
مقاومة؛
ظهور.

ظهور

يُفهم هذا المصطلح عمومًا على أنه خاصية عالمية للنظم البيئية الطبيعية ، مما يفسر أن القواسم المشتركة ليست مجرد تجميع لصفات وخصائص المكونات المدمجة في نظام. عندما تكون العناصر مترابطة ، تظهر وحدات المقياس الوظيفي التي لها ميزاتها الفريدة التي لا تميز المستوى السابق ، أي المكونات الأولى. الخصائص الناشئة الجديدة لا يمكن التنبؤ بها بناءً على معرفة الأجزاء التي تشكل وحدة معينة.

يقول علماء البيئة أن الصفات الناشئة تكاد تكون الخصائص الرئيسية للنظام البيئي. تبدأ من خلال التأثير المتبادل للعناصر على بعضها البعض ، بشرط الحفاظ على طبيعة المكونات. عندما تؤخذ هذه الصفات في الاعتبار ، يمكن دراسة النظام دون فهم كامل ومفصل لجميع العناصر المدرجة. هذا مهم بشكل خاص لعلم البيئة ، الذي يأخذ في الاعتبار الأنظمة التي تجمع بين آلاف وآلاف العناصر في نفس الوقت. في الوقت الحاضر ، ليس من الممكن استكشافهم جميعًا بدقة. مهمة العلماء هي تحديد الخصائص المتكاملة بوضوح. لهذا ، تم الكشف عن التدمير والإنتاج فيما يتعلق بالمستويات المختلفة والكتلة الحيوية في المجموع. لكنهم لا يبحثون عن أنماط ، خاصة إذا لم يصفوا النظام ككل. من المهم أن يكون لديك فكرة فقط عن مثل هذه العمليات التي تؤثر على المستقبل ويمكن التنبؤ بها.

ثبات

ترتبط خاصية النظام البيئي وهيكل مثل هذا الكائن ارتباطًا وثيقًا. فيما يتعلق بالكائنات التي تنظمها العمليات التي تحدث في الداخل ، فمن المعتاد التحدث عن إمكانية العودة إلى نقطة البداية. القانون الأساسي لوصف الظاهرة هو نظرية Le Chatelier-Brown ، التي تنص على أن التأثير الخارجي الذي يؤدي إلى الخروج من الوضع المستقر يؤدي إلى تحول في التوازن ، مما يؤدي إلى ضعف العامل الخارجي.

بالنظر إلى خصائص ووظائف النظم البيئية ، من الضروري مراعاة وجود كل من العلاقات المباشرة والعلاقات العكسية. بشكل مباشر ، من المعتاد فهم المواقف التي يؤثر فيها عنصر واحد بشكل مباشر على الثاني ، لكن هذا لا يسبب رد فعل عكسي. في حالة وجود تأثير استجابة ، يمكن تسجيل الملاحظات. فيما يتعلق بأي نظام بيئي حديث ، تعد التغذية الراجعة ظاهرة بالغة الأهمية تحدد مستوى المرونة وإمكانية تحقيق مزيد من التقدم. خصص أنواع التعليقات الإيجابية والسلبية.

استجابة

عند تحليل مفهوم وخصائص النظام البيئي ، يجب على المرء بالتأكيد الانتباه إلى هذه التعليقات التي تثيرها العملية وتحفز حركتها في نفس الاتجاه. تعتبر إيجابية. لذلك ، إذا تم قطع الغابة ، فستصبح المنطقة مستنقعًا ، حيث ستتطور قريبًا مجموعة من طحالب الطحالب التي تتراكم الرطوبة. هذا يؤدي إلى المزيد من التشبع بالمياه.

ردود الفعل السلبية هي إحدى الخصائص الرئيسية للنظام البيئي ، والتي توضح أن عنصرًا أولًا له تأثير معاكس في اتجاهه للعنصر الثاني. في الطبيعة ، يحدث هذا النوع من العلاقات في أغلب الأحيان ويعتبر بحق الأهم في علم البيئة. من الأمثلة الكلاسيكية من العالم الخارجي العلاقة بين المفترس وطعامه. إذا زاد عدد الفرائس ، فإن الحيوانات المفترسة لديها المزيد من الطعام ، أي تظهر ظروف التكاثر ، ويزداد العدد. هذا يحفز التدمير النشط للفريسة ، وتصبح ظروف التغذية سلبية ، وينخفض معدل ولادة الحيوان المفترس. تدريجيًا ، يتناقص عدد الصيادين ، ويقل الضغط على الضحية ، وتبدأ الدائرة من جديد. يسمى منطق التنظيم الذاتي هذا بالتوازن الديناميكي. مفتاح الحفاظ على البيئة هو استمرار هذه الظاهرة.

الأنظمة: ما هي؟

حاليًا ، مع التركيز على الخصائص الرئيسية للنظم البيئية ، من المعتاد تقسيمها جميعًا إلى ثلاث مجموعات كبيرة:

معزول؛
مغلق؛
افتح.

الأول له حدود محددة بدقة ، ولا تمر الطاقة والمادة من خلالها إلى الداخل والخارج. يمكن أن تتشكل هذه الأنظمة فقط في ظروف اصطناعية. وتشمل تلك المغلقة أولئك الذين لديهم تبادل للطاقة فقط مع العالم الخارجي. أخيرًا ، المجموعة الثالثة هي الأنظمة البيئية التي تتبادل الطاقة والمادة مع الفضاء. هذه أنظمة طبيعية.

أهمية النظرية

هل من الممكن تسمية خاصية خاصة للنظم البيئية؟ قرر العلماء منذ فترة طويلة أن نظرية النظم العامة هي جانب مهم من علم البيئة ، مما يجعل من الممكن تشكيل منهجية جديدة بشكل أساسي. يطلق عليه تحليل النظام. في إطار هذا النهج ، فإن كائنات الطبيعة والعالم من حولنا عبارة عن أنظمة تم تحديدها مع مراعاة الأهداف المحددة لمجموعة من الباحثين. النظام هو كائن متكامل ، وفي نفس الوقت يمكن اعتباره مزيجًا معقدًا من العديد من المكونات.

يتيح لك تحليل النظام تحديد خصائص النظام البيئي وتحديد كل تلك الاتصالات ، والتي بفضلها يصبح كائنًا واحدًا. كجزء من العمل البحثي ، يحدد العلماء العمليات التي تتحكم في النظام ، وكيف يرتبط بالعالم المحيط ، وكيف سيتصرف في وجود بعض عوامل التأثير. توقع فرص التنمية.

حول المعلمات

لوصف خصائص المحيط الحيوي كنظام إيكولوجي عالمي ، وارتباطات أصغر للمكونات ، فمن الضروري تحديد المعلمات الرئيسية وإعطائها وصفًا واضحًا. أهمها:

قيود؛
خصائص المكونات الفردية ؛
خصائص الكائن ككل ؛
السمات الهيكلية؛
ميزات التأثير المتبادل للمكونات وطبقات النظام ؛
تفاصيل العلاقة بين العالم الخارجي والسكان قيد النظر.

ماذا عن بمزيد من التفصيل؟

عند فحص خصائص النظام البيئي ، ربما يكون أصعب شيء هو تحديد حدوده بدقة. هذه خاصية صعبة ، والتي ترتبط إلى حد كبير بسلامة الكائن. يرجع ذلك إلى حقيقة أن الروابط الداخلية أقوى من الروابط الخارجية. فقط في ظل هذه الظروف يمكن أن تكون مجموعة المكونات مستقرة بالنسبة للعوامل السلبية للعالم المحيط.

المؤشرات التي تسمح بالوصف الكمي والنوعي لمجموعة المكونات الطبيعية ، تعطي فكرة عن جميع خصائص كل من المكونات الفردية والنظام ككل. لتحديد الهيكل بدقة ، من الضروري ربط العناصر التي نشأت بينها ، مع مراعاة الفواصل الزمنية والمساحة. هذا الأخير هو الجانب الذي على أساسه يتم تحديد ترتيب موضع مكونات الكائن. الوقت هو مؤشر يعطي فكرة عن التغيير في حالة النظام ، مما يعكس تطوره. من الهيكل ، يمكن للمرء أن يستنتج مدى قوة التسلسل الهرمي في الكائن ، وكيف تخضع المستويات لبعضها البعض ، وكيف يتم تنظيم كل هذا معًا.

حول الروابط والعناصر

تبادل المعلومات ، الطاقة ، المادة هو شكل من أشكال الاتصال بين كائن منظم معقد والعالم من حوله. من نواح كثيرة ، هذا التبادل هو الذي يحدد جوهر تفاعل النظام والفضاء المحيط به. إذا كان لدى النظام اتصالات ، فيمكننا التحدث عن الحدود المفتوحة ؛ وإذا لم تكن هناك اتصالات ، فسيتم تقييم الكائن على أنه مغلق. في الوقت نفسه ، من الضروري أن نفهم أن النظام البيئي ليس فقط أشكال حياة عضوية ، ولكن أيضًا كل ما يحيط بها ، أي بيئة غير حيوية. هذه المكونات مترابطة بشكل وثيق وتتفاعل باستمرار. في هذا التأثير المتبادل المعقد يتكون النظام البيئي. قبل تسمية خاصية خاصة للنظم البيئية ، أولاً وقبل كل شيء ، هناك ارتباط وثيق متبادل ، والذي يسمح لنا بالتحدث عن هذا الكائن المعقد باعتباره تكاملًا وظيفيًا ، يتميز بوجود روابط بين الأسباب والنتائج. تؤثر جميع المكونات على بعضها البعض ، مما يتسبب في العمليات الملاحظة في النظام.

ترتبط خصائص النظام البيئي ارتباطًا مباشرًا بتداول المواد. على سبيل المثال ، إذا أخذنا في الاعتبار ما إذا كان للرعي تأثير على خصائص التربة والنظام البيئي ، فمن الواضح أنه سيتم العثور على هذا بالتأكيد. العناصر التي تشكل الأنظمة قادرة على إنتاج مادة عضوية ، منتج بيولوجي. السمة المميزة للكائن الطبيعي المهيكل بالمقارنة مع الكائن المصطنع الذي تشكله الجهود البشرية هو أن استقرار البيئة يضمن وجودًا طويلاً غير مقيد. يمتلك النظام البيئي الطبيعي موارد كافية لحماية نفسه من العوامل الخارجية السلبية. تسمح لك احتياطياتها بالحفاظ على ثبات الوظائف والهيكل. كلما كان النظام البيئي أكبر ، كلما كانت المكونات الهيكلية أصغر بداخله ، وأصبح لديهم أنظمة بيئية خاصة بهم على نطاق أصغر.

حول الأبعاد

من المعتاد التمييز بين الأنظمة:

مجهري؛
ميسو.
دقيق؛
عالمي.

الأول يشمل الأشياء الصغيرة - البرك ، جذوع الأشجار ، أحواض السمك. المستوى الثاني - البرك والغابات والأنهار والبحيرات. ماكرو - القارات والمناطق. العالم هو المجال البيولوجي كجسم واحد.

الشروط والأبعاد

عادة ما تسمى الأنظمة البيئية التي ظهرت على الأرض ووصلت إلى حجم كبير إلى حد ما المناطق الأحيائية إذا كانت تميز منطقة جغرافية محددة بدقة. وتشمل هذه المناطق الصحراوية والتايغا ومناطق مماثلة من الأرض. المنطقة الأحيائية كائن معقد. ويشمل عددًا كبيرًا من الأنظمة البيئية الأصغر حجمًا ، وكلها مترابطة بشكل وثيق.

من المعتاد الحديث عن كتلتين من النظام البيئي ، أحدهما عبارة عن مجموعات حيوانية مرتبطة ببعضها البعض بشكل معقد ، والثاني هو الموطن والعوامل التي تشكله. الأول يسمى التكاثر الحيوي ، والثاني - ecotope. النظام البيئي في القاعدة هو عنصر من عناصر الحياة البرية ، يعمل ويتشكل من قبل كل من التكاثر الحيوي والمكونات اللاأحيائية. بينهما تبادل مستمر للمكونات الكيميائية ، ويتم توفير الطاقة للعمليات من خلال ضوء الشمس.

التوليف والطاقة

من أهم أنواع الكائنات الحية على كوكبنا هي الكائنات الحية الضوئية ، أي الكائنات الحية القادرة على إنتاج المواد العضوية من المعادن في وجود الطاقة الشمسية. يجعل التمثيل الضوئي من الممكن إنتاج مواد تُستخدم بعد ذلك لإمداد النباتات بالطاقة. بفضل هذه المكونات ، يمكن لأشكال الحياة النباتية الحفاظ على وظائفها والتكاثر. بالإضافة إلى ذلك ، تعتبر المادة العضوية مادة بناء لتكوين الكتلة النباتية.

الكائنات غيرية التغذية هي الفطريات والبكتيريا وأشكال الحياة الأكبر التي تتغذى على الأطعمة التي تم إنشاؤها بواسطة الضوئية. يتم استخدام المكونات الناتجة لبناء أنسجتها الخاصة وإنتاج الطاقة للحياة. يتضمن التمثيل الغذائي للكائنات غيرية التغذية إطلاق احتياطيات الطاقة ، وتمعدن المادة ، والتي تظهر خلالها الفوسفات والنترات. هذه المنتجات ضرورية لحياة ذاتية التغذية. وبالتالي ، يتم تنظيم دورة المركبات الكيميائية في البيئة من حولنا.

السمات الهيكلية

من نواح كثيرة ، يتم تحديد خصائص النظم البيئية من خلال خصائص التنظيم الهيكلي لكائن معين. هناك عدد من الأنماط التي تصف الروابط بين الأجزاء الفردية. تختلف الأنظمة المختلفة في هذه القواعد ، ولكن عادةً ما يكون هناك نوعان من العناصر - المكونات الحية وغير الحية. الكائنات الحية هي الكائنات الحية. يسمح لنا النظام الذي يصف علاقتهم بالبيئة بصياغة ماهية بنية النظام البيئي.

عادة ، عند تحديد التكوين والهيكل ، يتم الانتباه إلى:

مواد غير عضوية.
المواد العضوية.
الهواء والماء والركيزة.
المنتجين.
المستهلكين.
المدمرات.

عن ماذا يدور الموضوع؟

تشمل المواد غير العضوية المعادن والمكونات الكيميائية التي تشارك في عملية التمثيل الغذائي. المواد العضوية هي الدهون وتركيبات البروتين وجزيئات الكربوهيدرات. لا تشمل البيئة الهواء والتربة فحسب ، بل تشمل أيضًا المناخ وخصائصه والعوامل الفيزيائية (على سبيل المثال ، درجة الحرارة). من المعتاد تصنيف المنتجين على أنهم متغذون ، قادرون على إنتاج مادة عضوية من مادة غير عضوية بسيطة باستخدام الطاقة الشمسية. المنتجون الرئيسيون على كوكبنا هم الطحالب والنباتات الخضراء وبعض البكتيريا.

المستهلكون هم من الحيوانات آكلة اللحوم والحيوانات العاشبة. باختصار ، تنتمي هنا مختلف الكائنات غيرية التغذية ، الحيوانات التي تأكل كائنات مختلفة. أخيرًا ، المدمرات عبارة عن كائنات غيرية التغذية قادرة على معالجة المواد العضوية الميتة. تشمل هذه الفئة في الغالب الفطريات والبكتيريا ، على الرغم من وجود العديد من أنواع اللافقاريات.

إنه فضولي

تشكل العوامل غير العضوية والعضوية والكيميائية والفيزيائية في المجموع بيئة حيوية ، أي عنصرًا في نظام بيئي ليس له حياة خاصة به. المكونات الأخرى هي الحياة ، أي التكاثر الحيوي. المدمرون والمستهلكون والمنتجون هم كائنات تشكل هيكل النظام. المنتجون قادرون على التقاط الطاقة ، وعلى أساسها ، إنشاء روابط كيميائية ، والمستهلكون الذين يستخدمونها للغذاء ينفقون احتياطيات الطاقة على الحياة. إن أحجام الطاقة المخزنة بهذه الطريقة تستنفد نفسها عاجلاً أم آجلاً ، ويموت المخلوق ، ويصبح طعامًا للمدمر ، قادرًا على تقسيم المواد العضوية المعقدة إلى معادن يمكن أن تكون غذاءً للمنتجين. تتكرر الدورة.

يمثل هيكل النظام البيئي الروابط المتبادلة بين الأنواع الرئيسية الثلاثة للحياة التي توفر تداول الغازات والمواد الصلبة والسوائل على الكوكب. مجال مسؤوليتهم هو معالجة الطاقة الشمسية. تمثل النظم البيئية ، بغض النظر عن البيئة التي توجد فيها ، دائمًا تأثيرًا متبادلًا ثابتًا للمنتجين والمتغايرين على بعضهم البعض. في الوقت نفسه ، هناك تقسيم مكاني ينظم إمكانيات التفاعل. تنشط العمليات التي تكون ذاتية التغذية مسؤولة عنها في الطبقة العليا من النظام ، والتي يمكنها الوصول إلى ضوء الشمس ، بينما تكون الكائنات غير المتجانسة أكثر كثافة في الطبقات السفلية ، حيث يمكن الوصول إلى الرواسب والتربة وتراكم المواد العضوية.

الموضوع 1.2. : النظام البيئي وخصائصه

مقدمة …………………………………………………………………………………………… .. 3.

1. النظام الإيكولوجي - المفهوم الأساسي للإيكولوجيا ................................................... 4

3. العوامل البيئية ………………………………………………………………………… .6

4. عمل النظم البيئية ………………………………………………………… .. 12

5. تأثير الإنسان على النظام الإيكولوجي ………………………………………………… ... 14

الخلاصة ………………………………………………………………………………………………………………… .16

المراجع …………………………………………………………………………………………… .17

مقدمة

المادة الحية متنوعة لدرجة أنها تدرس على مستويات مختلفة من التنظيم ومن وجهات نظر مختلفة.

يتم تمييز المستويات التالية من تنظيم النظم الحيوية (انظر الملاحق (الشكل 1)).

تعد مستويات الكائنات الحية والمجموعات والأنظمة البيئية مجال اهتمام علم البيئة الكلاسيكي.

غالبًا ما تشتمل البيئة على عدد كبير من فروع المعرفة ذات الصلة ، خاصة من مجال حماية البيئة.

1. النظام البيئي - المفهوم الأساسي لعلم البيئة

وبالتالي ، يتميز النظام البيئي الطبيعي بثلاث ميزات:

1) النظام البيئي هو بالضرورة مزيج من المكونات الحية وغير الحية ((انظر الملحق (الشكل 2)) ؛

2) داخل النظام البيئي ، يتم تنفيذ دورة كاملة ، تبدأ بتكوين المادة العضوية وتنتهي بتحللها إلى مكونات غير عضوية ؛

2. التركيب الحيوي للنظم البيئية

ينقسم المستهلكون بدورهم إلى عدد من المجموعات الفرعية وفقًا للاختلافات في مصادر طعامهم.

النظام البيئي

3.1 هيكل وخصائص النظام البيئي

3.2 سلاسل الغذاء. المستويات الغذائية

3.3 منتجات الطاقة والنظام البيئي

3.4. عمليات ديناميكية في نظام بيئي

3.5 أنواع النظام البيئي

كما تعلم ، فإن الكائنات الحية وبيئتها غير الحية (اللاأحيائية) مرتبطة ارتباطًا وثيقًا ببعضها البعض وتتفاعل باستمرار ، وتشكل النظم البيئية.

النظام البيئي -إنها مجموع كل الكائنات الحية التي تعيش في منطقة مشتركة مع بيئتها الجامدة.

النظام البيئي هو الوحدة الوظيفية الرئيسية في علم البيئة ، لأنه يشمل كلاً من الكائنات الحية والبيئة غير الحية - المكونات التي تؤثر بشكل متبادل على خصائص بعضها البعض وهي ضرورية للحفاظ على الحياة في شكلها الموجود على الأرض.

يحتوي كل نظام بيئي أرضي على مكون غير حيوي - حيوي (غرام. توبوس- مكان) – موقع له نفس المناظر الطبيعية والمناخ وظروف التربة ؛ والمكون الحيوي التكاثر الحيوي (gr. koinos -جنرال لواء) - مجموع كل الكائنات الحية التي تعيش في بيئة حيوية معينة (الشكل 3.1). يعتبر البيوت موطنًا مشتركًا لجميع أفراد المجتمع.

تتكون Biocenoses من ممثلين عن العديد من أنواع النباتات والحيوانات والكائنات الحية الدقيقة. يتم تمثيل كل الأنواع في التكاثر الحيوي تقريبًا من قبل العديد من الأفراد من مختلف الجنس والعمر. أنها تشكل تعداد السكان (أو جزء من مجتمع) من نوع معين في نظام بيئي. من الصعب جدًا النظر في التكاثر الحيوي بشكل منفصل عن البيولوجيا ، لذلك يتم تقديم مفهوم مثل التكاثر الحيوي (biotope + biocenosis).

التكاثر الحيوي- جزء من سطح الأرض حيث ، على مدى معروف ، يظل التكاثر الحيوي والأجزاء المقابلة من الغلاف الجوي والغلاف الصخري والغلاف المائي والغلاف الأرضي متجانسة ولها نفس طبيعة التفاعل بينهما.

علامات النظم البيئية:

1) الاستقلال عن المصادر الخارجية للمادة والطاقة ، ولكن ليس عن ضوء الشمس. الطاقة هي القدرة على القيام بالعمل.

2) القدرة على ضمان تداول الأمر.

أمثلة على النظم البيئية: الغابات ، البحيرة ، البلوط المعزول. المحيط الحيوي هو أكبر نظام بيئي.

يُطلق على النظام البيئي أحيانًا اسم التكاثر الحيوي ، لكن هذين المفهومين ليسا مترادفين.

النظام البيئي - أي مجموعة من الكائنات الحية وبيئتها. (إناء للزهور ، مركبة فضائية مأهولة ، تررم).

التكوينات الحيوية هي تكوينات طبيعية. أي تكاثر حيوي هو نظام بيئي ، ولكن ليس كل نظام بيئي هو تكاثر حيوي.

عادة ما لا يكون لكل من النظم البيئية الكبيرة والصغيرة حدود واضحة. تسمى منطقة الانتقال بين نظامين بيئيين متجاورين ايكوتون . يشمل النظام البيئي ممثلين عن كل من النظم البيئية المجاورة ، وكذلك غالبًا أنواع الكائنات الحية التي لا توجد في هذه النظم البيئية ، ونتيجة لذلك ، يحتوي النظام البيئي على تنوع أكبر في الكائنات من المناطق المجاورة.

جزء حيوي

الجزء اللاأحيائي (ecotope)

أرز. 3.1 هيكل النظام البيئي

تنقسم جميع الكائنات الحية إلى مجموعتين كبيرتين حسب نوع التغذية - التغذية الذاتيةو غيرية التغذية. من الناحية الوظيفية ، يمكن تقسيم المكونات الحيوية إلى ثلاث مجموعات.

المجموعة الأولى من الكائنات الحية - المنتجون (اللات. المنتجين- إنشاء أو إنتاج) أو كائنات ذاتية التغذية (من خطوط الطول. تلقاءي-نفسي، تروب-عشاق الطعام. "هم أنفسهم طعام"

المنتجون أو ذاتية التغذية هي كائنات حية تستخدم مواد غير عضوية بسيطة كمواد مغذية: الماء ، وثاني أكسيد الكربون ، والنترات ، والفوسفات ، إلخ. يستخدم المنتجون إما ضوء الشمس أو طاقة التفاعلات الكيميائية كمواد للطاقة. وهي مقسمة إلى صور و chemoautotrophs.

تستخدم الضوئية ضوء الشمس كمصدر للطاقة ، وبشكل أساسي ثاني أكسيد الكربون والماء كمواد مغذية. تشمل هذه المجموعة من الكائنات الحية جميع الكائنات الحية الضوئية: النباتات الخضراء وبعض البكتيريا. في عملية الحياة ، يصنعون المواد العضوية في الضوء - الكربوهيدرات ، أو السكريات (CH 2 O) n ، والتي تتغذى عليها الحيوانات:

نثاني أكسيد الكربون + ن H 2 O \ u003d (CH 2 O) n + O 2

البناء الضوئي(غرام .الصور- خفيفة، تركيب- التوصيل والتركيب) - تخليق خلايا النباتات والطحالب وبعض البكتريا لمواد عضوية من مواد عضوية غير عضوية (CO 2، H 2 O، NH 3، PO 4 3-) بمشاركة طاقة ضوء الشمس. يتم إطلاق الأكسجين كمنتج ثانوي.

6CO 2 + 6H 2 O + طاقة شمسية = C 6 H 12 O 6 + 6O 2

تستخدم المغذيات الكيميائية الطاقة المنبعثة أثناء التفاعلات الكيميائية. تشمل هذه المجموعة ، على سبيل المثال ، البكتيريا الآزوتية التي تؤكسد الأمونيا إلى نيتروز ثم حمض النيتريك:

2NH 3 + 3O 2 \ u003d 2HNO 2 + 2H 2 O + Q.

2HNO 2 + O 2 = 2HNO 3 + س

تستخدم البكتيريا الطاقة الكيميائية (Q) المنبعثة خلال هذه التفاعلات لتخليق المواد العضوية.

الدور الرئيسي في إنشاء المواد العضوية ينتمي إلى الكائنات الحية النباتية الخضراء. دور بكتيريا التخليق الكيميائي في هذه العملية صغير نسبيًا. كل عام ، تنتج الكائنات الحية الضوئية على الأرض حوالي 150 مليار طن من المواد العضوية التي تتراكم فيها الطاقة الشمسية.

المجموعة الثانية من الكائنات الحية - المستهلكون (اللات. تستهلك- تستهلك) ، أو الكائنات غيرية التغذية (عمود مغاير- اخر، غنيمة- عشاق الطعام. "يتغذى على الآخرين".

يستخدم المستهلكون أو الكائنات غيرية التغذية المواد العضوية الجاهزة كمصدر للطاقة والمواد المغذية. يقوم المستهلكون بعملية تحلل المواد العضوية. وهي مقسمة إلى phagotrophs (rp. فاجوس- تلتهم) و saprotrophs (غرام. سابروس- فاسد).

فاجوتروفتتغذى مباشرة على الكائنات الحية النباتية أو الحيوانية. وتشمل هذه بشكل رئيسي الحيوانات الكبيرة - المستهلكون الكبار.

السابروتروفاستخدام المواد العضوية من الرفات الميتة للتغذية. تشمل هذه المجموعة كائنات صغيرة (نمل ، ديدان ، إلخ) وحيوانات كبيرة (الضباع ، ابن آوى ، الغربان ، إلخ).

اعتمادًا على مصادر الغذاء ، يتم تقسيم phagotrophs إلى ثلاث فئات رئيسية:

- نباتات نباتية (العواشب)- مستهلكين من الدرجة الأولى ، يتغذون حصريًا على النباتات. على سبيل المثال ، تأكل الطيور البذور والبراعم والأوراق. تتغذى الغزلان والأرانب البرية على الأغصان والأوراق. يستهلك الجنادب جميع أجزاء النباتات.

- الحيوانات المفترسة (آكلات اللحوم)- مستهلكو الدرجة الثانية ، الذين يتغذون حصريًا على الحيوانات العاشبة (نباتات نباتية) ، وكذلك مستهلكين من الدرجة الثالثة ، يتغذون فقط على الحيوانات آكلة اللحوم. على سبيل المثال ، تعتبر العناكب والطيور التي تأكل الحشرات المفترسة والتونة التي تتغذى على الرنجة مستهلكين ثانويين. الصقر والصقر الذي يفترس الثعابين والقاقم ، وكذلك القرش الذي يتغذى على الأسماك الأخرى ، هم من المستهلكين من الدرجة الثالثة.

- euryphages (آكلات اللحوم)يمكنهم تناول كل من الأطعمة النباتية والحيوانية. على سبيل المثال الخنازير والجرذان والثعالب والصراصير والبشر.

المجموعة الثالثة من الكائنات الحية - المُحلِّلات (اللات. اختزال- استعادة) ، أو مدمرات (خطوط الطول. دمار- دمار).

المخفضون أو المدمرون هم المستهلكون المتورطون في المرحلة الأخيرة من التدمير ، أي في تمعدن المواد العضوية ، والتي تعيدها إلى المركبات غير العضوية (CO 2 ، H 2 O ، إلخ). تعمل المخفضات على تنقية البيئة الطبيعية من النفايات ، وإعادة المواد إلى التداول ، وتحويلها إلى أشكال في متناول المنتجين. وبالتالي يتم استئناف دورة الحياة.

تشمل المخفضات بشكل أساسي الكائنات الحية الدقيقة (البكتيريا والفطريات وما إلى ذلك) - المستهلكات الصغيرة. يتم تمييزها في مجموعة منفصلة لأن دور المُحلِّلات في تداول المواد كبير للغاية. بدونها ، تتراكم أكوام من المخلفات العضوية في المحيط الحيوي ؛ سوف تنفد احتياطيات المعادن الضرورية للمنتجين ، وستتوقف الحياة بالشكل الذي نعرفه.

نظرًا لأن الكائنات الحية متنوعة تمامًا في أنواع وأشكال التغذية ، فإنها تدخل في تفاعلات غذائية معقدة (غذائية) مع بعضها البعض. بعضها ينتج منتجات ، والبعض الآخر يستهلك ، والبعض الآخر يحولها إلى شكل غير عضوي. هكذا يتم تشكيلها سلسلة من النقل المتتالي للمواد من كائن حي إلى آخر ، وهذا ما يسمى سلسلة غذائية.

النظام البيئي، أو النظام البيئي(من اليونانية القديمة οἶκος - المسكن والإقامة ونظام σύστημα) - نظام بيولوجي يتكون من مجتمع من الكائنات الحية ( التكاثر الحيوي) ، موائلها ( حيوي) ، وهو نظام من الاتصالات التي تتبادل المادة والطاقة بينهما.

يميز العلماء النظم الإيكولوجية إلى أنظمة إيكولوجية دقيقة (على سبيل المثال ، شجرة) ، وأنظمة إيكولوجية متوسطة (غابات ، وبركة) وأنظمة إيكولوجية كلية (محيطات ، قارة). أصبح المحيط الحيوي النظام البيئي العالمي.

هناك خصائص-ميزات تسمح لك بتعريف مفهوم النظام البيئي الذي يعمل ككائن للتنظيم القانوني. وتشمل هذه:

1. إغلاق النظام البيئي. عملها المستقل. يمكننا أن نقول ، على سبيل المثال ، قطرة ماء ، غابة ، بحر ، إلخ. هي أنظمة بيئية ، لأن كل من هذه الكائنات لها نظامها المستقر من الكائنات الحية (الشركات العملاقة في قطرة ، والأسماك في البحر ، وما إلى ذلك). تُلزم الطبيعة المغلقة للنظم البيئية جميع مستخدمي الموارد الطبيعية بمراعاة العواقب البيئية لأفعالهم ، حتى لو لم تكن هناك مظاهر مرئية للتأثير على الطبيعة. لذلك ، فإن وضع طريق في منطقة مفتوحة ، للوهلة الأولى ، لا يؤثر على البيئة. ولكن في ظل ظروف معينة ، يمكن أن يصبح الطريق مصدرًا لكارثة بيئية ، على سبيل المثال ، إذا تم مده دون مراعاة تدفق مياه الفيضانات ، والتي ، عند تراكمها ، يمكن أن تدمر الغطاء الأرضي.

2. الترابط بين النظم البيئية. تتطلب هذه الميزة اتباع نهج متكامل لاستخدام الكائنات الطبيعية ، والتي تسمى في الواقع المناظر الطبيعية. على سبيل المثال ، عند تخصيص الأراضي للأراضي الصالحة للزراعة أو إجراء استصلاح الأراضي ، من الضروري مراعاة طرق هجرة ممثلي الحيوانات البرية ، للحفاظ على الشجيرات الفردية والمستنقعات والشرفات ، إلخ. تعكير صفو المناظر الطبيعية التي تطورت في المنطقة. يتيح نهج المناظر الطبيعية ضمان أولوية بيئية عامة في إدارة الطبيعة ، والتي بموجبها يجب أن تخضع جميع أنواع استخدام الكائنات الطبيعية لمتطلبات الرفاهية البيئية للبيئة الطبيعية.

3. الإنتاجية الحيوية.تساهم هذه الميزة في التكاثر الذاتي للنظام البيئي ، وأداء وظيفة معينة ، والتي تحدد نتيجة لذلك الوضع القانوني المختلف للكائن الطبيعي. لذلك ، يجب تخصيص الأراضي ذات الخصوبة المتزايدة لاحتياجات الزراعة ، ولأغراض أخرى - غير منتجة. تؤخذ الإنتاجية أيضًا في الاعتبار عند تحديد رسوم لاستخدام كائن طبيعي ، عند فرض الضرائب ، في حالة التعويض عن الضرر أو وقوع حدث مؤمن عليه.

مثال على النظام البيئي - بركة بها نباتات تعيش فيها ، وأسماك ، ولافقاريات ، وكائنات دقيقة تشكل المكون الحي للنظام ، والتكاثر الحيوي. تتميز البركة كنظام بيئي بالرواسب السفلية لتكوين معين ، والتركيب الكيميائي (التركيب الأيوني ، وتركيز الغازات المذابة) والمعايير الفيزيائية (شفافية المياه ، واتجاه التغيرات السنوية في درجات الحرارة) ، بالإضافة إلى مؤشرات معينة للإنتاجية البيولوجية ، الحالة الغذائية للخزان والظروف الخاصة لهذا الخزان.

مثال آخر على النظام البيئي - غابة نفضية في وسط روسيا مع تركيبة معينة من نفايات الغابات ، وخصائص التربة لهذا النوع من الغابات ومجتمع نباتي مستقر ، ونتيجة لذلك ، مع مؤشرات مناخية محددة بدقة (درجة الحرارة ، والرطوبة ، والضوء) ومجموعة معقدة من الحيوانات الكائنات الحية المقابلة لمثل هذه الظروف البيئية.

أحد الجوانب المهمة التي تجعل من الممكن تحديد أنواع وحدود النظم البيئية هو الهيكل الغذائي للمجتمع ونسبة منتجي الكتلة الحيوية ومستهلكيه والكائنات الحية المدمرة للكتلة الحيوية ، بالإضافة إلى مؤشرات الإنتاجية واستقلاب المادة والطاقة. .

النظام البيئي هو نظام معقد وذاتي التنظيم وذاتي التنظيم والتطور الذاتي. السمة الرئيسية للنظام البيئي هي وجود مغلق نسبيًا ومستقر في المكان والزمان تدفقات المادة والطاقةبين الأجزاء الحيوية وغير الحيوية من النظام البيئي. ويترتب على ذلك أنه ليس كل نظام بيولوجي يمكن أن يسمى نظامًا بيئيًا ، على سبيل المثال ، حوض السمك أو الجذع الفاسد ليس كذلك.

يجب أن تسمى هذه الأنظمة مجتمعات ذات رتبة أدنى ، أو عوالم مصغرة. في بعض الأحيان يتم استخدام مفهوم الوجوه من أجلهم (على سبيل المثال ، في علم البيئة الجيولوجية) ، لكنه غير قادر على وصف مثل هذه الأنظمة بشكل كامل ، خاصةً ذات المنشأ الاصطناعي.

النظام البيئي هو نظام مفتوح ويتميز بتدفقات المدخلات والمخرجات من المادة والطاقة. أساس وجود أي نظام بيئي تقريبًا هو تدفق طاقة ضوء الشمس ، وهو نتيجة للتفاعل النووي الحراري للشمس ، إما في شكل مباشر (التمثيل الضوئي) أو غير مباشر (تحلل المواد العضوية). الاستثناء هو النظم البيئية في أعماق البحار (المدخنون "السود" و "البيض") ، ومصدر الطاقة فيها الحرارة الداخلية للأرض وطاقة التفاعلات الكيميائية.

وفقًا للتعريفات ، لا يوجد فرق بين مفهومي "النظام البيئي" و "التكاثر الحيوي" ، يمكن اعتبار التكاثر الحيوي مرادفًا كاملاً لمصطلح النظام البيئي. ومع ذلك ، هناك رأي واسع الانتشار مفاده أن التكاثر الحيوي يمكن أن يكون بمثابة نظير لنظام إيكولوجي في المستوى الأولي للغاية ، حيث أن مصطلح "التكاثر الحيوي" يضع مزيدًا من التركيز على اتصال التكاثر الحيوي بقطعة معينة من الأرض أو البيئة المائية ، بينما أي نظام بيئي يعني أي منطقة مجردة. لذلك ، يعتبر التكاثر الحيوي عادة حالة خاصة من النظام البيئي.

يمكن تقسيم النظام البيئي إلى مكونين - حيوي وغير حيوي. تنقسم الحيوية إلى ذاتية التغذية (الكائنات الحية التي تتلقى الطاقة الأولية للوجود من التركيب الضوئي والكيميائي أو المنتجين) وغيرية التغذية (الكائنات الحية التي تتلقى الطاقة من عمليات أكسدة المواد العضوية - المستهلكون والمحللون) المكونات التي تشكل الهيكل الغذائي للنظام البيئي .

المصدر الوحيد للطاقة لوجود نظام بيئي والحفاظ على العمليات المختلفة فيه هم المنتجون الذين يمتصون طاقة الشمس (الحرارة ، الروابط الكيميائية) بكفاءة 0.1 - 1٪ ، نادرًا 3 - 4.5٪ من المبلغ الأولي. تمثل Autotrophs المستوى الغذائي الأول للنظام البيئي. تتشكل المستويات الغذائية اللاحقة للنظام البيئي بسبب المستهلكين (المستوى الثاني والثالث والرابع والمستويات اللاحقة) ويتم إغلاقها بواسطة المُحلِّلات التي تحول المواد العضوية غير الحية إلى شكل معدني (مكون غير حيوي) ، والتي يمكن استيعابها بواسطة عنصر ذاتي التغذية.

عادة المفهوم ecotope تم تعريفه على أنه موطن للكائنات التي تتميز بمجموعة معينة من الظروف البيئية: التربة ، والتربة ، والمناخ المحلي ، وما إلى ذلك ، ومع ذلك ، في هذه الحالة ، يكون هذا المفهوم في الواقع مطابقًا تقريبًا للمفهوم قمة المناخ.

على سبيل المثال ، تشكل الحمم البركانية المتدفقة في المحيط في جزيرة هاواي بيئة ساحلية جديدة.

في الوقت الحاضر ، يُفهم النطاق البيئي ، على عكس البيئة الحيوية ، على أنه منطقة معينة أو منطقة مائية مع المجموعة الكاملة وخصائص التربة والتربة والمناخ المحلي وعوامل أخرى في شكل لم يتغير من قبل الكائنات الحية. أمثلة على البيئة البيئية هي التربة الغرينية ، والجزر البركانية أو المرجانية المشكلة حديثًا ، والمحاجر التي من صنع الإنسان ، وغيرها من الأراضي التي تشكلت حديثًا. في هذه الحالة قمة المناخوهو جزء من ecotope.

البيوتوب- بيئة بيئية تحولت عن طريق الكائنات الحية ، أو بشكل أكثر دقة ، قطعة أرض متجانسة من حيث الظروف المعيشية لأنواع معينة من النباتات أو الحيوانات ، أو لتشكيل تكاثر حيوي معين.