Ekološki sistem, njegova svojstva i struktura. Sastav i svojstva ekosistema. Funkcije ekosistema. Opća svojstva ekoloških sistema

Tema 1.2. : Ekosistem i njegova svojstva

Uvod………………………………………………………………………………………………..3.

1. Ekosistem - osnovni koncept ekologije ……………………………………………………………4

2. Biotička struktura ekosistema ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………….

3. Faktori okoline ……………………………………………………………………………….6

4. Funkcioniranje ekosistema……………………………………………………………………..12

5. Ljudski uticaj na ekosistem………………………………………………….14

Zaključak ……………………………………………………………………………………………….16

Reference……………………………………………………………………………………….17

Uvod

Riječ "ekologija" nastala od dvije grčke riječi: "oicos", što znači kuća, stan, i "logos" - nauka i doslovno se prevodi kao nauka o kući, staništu. Ovaj termin je prvi upotrijebio njemački zoolog Ernst Haeckel 1886. godine, definirajući ekologiju kao polje znanja koje proučava ekonomiju prirode - proučavanje opšteg odnosa životinja sa živom i neživom prirodom, uključujući sve prijateljske i neprijateljske. odnose s kojima životinje i biljke direktno ili indirektno dolaze u kontakt. Ovo shvatanje ekologije postalo je opštepriznato i danas klasično Ekologija je nauka koja proučava odnos živih organizama sa njihovom okolinom.

Živa materija je toliko raznolika da se proučava na različitim nivoima organizacije i sa različitih gledišta.

Razlikuju se sljedeći nivoi organizacije biosistema (vidi dodatke (slika 1)).

Nivoi organizama, populacija i ekosistema su područje od interesa za klasičnu ekologiju.

U zavisnosti od predmeta proučavanja i ugla gledanja iz kojeg se proučava, u ekologiji su se formirali samostalni naučni pravci.

By dimenzije objekta Studije ekologije dijele se na autekologiju (organizam i njegova okolina), populacionu ekologiju (populacija i okolina), sinekologiju (zajednice i njihova okolina), biogeocitologiju (proučavanje ekosistema) i globalnu ekologiju (proučavanje Zemljine biosfere). ).

U zavisnosti od predmet proučavanja ekologija se dijeli na ekologiju mikroorganizama, gljiva, biljaka, životinja, ljudi, agroekologiju, industrijsku (inženjering), ekologiju čovjeka itd.

By medija i komponenti razlikovati ekologiju kopna, slatke vode, mora, pustinje, visoravni i druge ekološke i geografske prostore.

Ekologija često uključuje veliki broj srodnih grana znanja, uglavnom iz oblasti zaštite životne sredine.

U ovom radu, prije svega, razmatraju se osnove opće ekologije, tj. klasični zakoni interakcije živih organizama sa okolinom.

1. Ekosistem - osnovni koncept ekologije

Ekologija razmatra interakciju živih organizama i nežive prirode. Ova interakcija se, prvo, dešava unutar određenog sistema (ekološki sistem, ekosistem) i, drugo, nije haotična, već organizovana na određeni način, podložna zakonima.

ekosistema naziva skup proizvođača, potrošača i detritofaga koji međusobno djeluju i sa svojom okolinom razmjenom materije, energije i informacija na način da ovaj jedinstveni sistem ostaje stabilan dugo vremena.

Dakle, prirodni ekosistem karakterišu tri karakteristike:

1) ekosistem je nužno kombinacija živih i neživih komponenti ((vidi dodatak (sl. 2));

2) unutar ekosistema se odvija puni ciklus, počevši od stvaranja organske materije i završavajući njenom razgradnjom na neorganske komponente;

3) ekosistem ostaje stabilan neko vrijeme, što obezbjeđuje određena struktura biotičkih i abiotičkih komponenti.

Primjeri prirodnih ekosistema su jezero, šuma, pustinja, tundra, kopno, okean, biosfera.

Kao što se može vidjeti iz primjera, jednostavniji ekosistemi su uključeni u složenije. Istovremeno se ostvaruje hijerarhija organizacije sistema, u ovom slučaju ekoloških.

Dakle, strukturu prirode treba posmatrati kao sistemsku cjelinu, koja se sastoji od ekosistema ugniježđenih jedan u drugi, od kojih je najviši jedinstveni globalni ekosistem – biosfera. U njegovom okviru dolazi do razmene energije i materije između svih živih i neživih komponenti na planetarnoj skali. Katastrofa koja prijeti cijelom čovječanstvu je da je jedan od znakova da je ekosistem trebao biti narušen: biosfera kao ekosistem je izvedena iz stanja stabilnosti ljudskom aktivnošću. Zbog svoje razmjere i raznolikosti međuodnosa od toga ne bi smjela propasti, preći će u novo stabilno stanje, mijenjajući pritom svoju strukturu, prije svega, neživu, a nakon toga, neizbježno, živu. Čovjek, kao biološka vrsta, ima najmanje šanse da se prilagodi novim eksternim uvjetima koji se brzo mijenjaju i vjerovatno će prvi nestati. Poučan i ilustrativan primjer za to je priča o Uskršnjem ostrvu.

Na jednom od polinezijskih ostrva, zvanom Uskršnje ostrvo, kao rezultat složenih migracionih procesa u 7. veku, nastala je zatvorena civilizacija izolovana od celog sveta. U povoljnoj suptropskoj klimi, tokom stotina godina postojanja, dostigao je određene visine razvoja, stvarajući originalnu kulturu i pismo koje se do danas ne može dešifrovati. A u 17. veku je netragom propao, prvo uništivši floru i faunu ostrva, a potom i sam sebe u progresivnom divljaštvu i kanibalizmu. Posljednji ostrvljani više nemaju volje i materijala da grade spasonosne "Nojeve arke" - čamce ili splavove. U znak sjećanja na sebe, nestala zajednica ostavila je polupusto ostrvo sa ogromnim kamenim figurama - svjedocima nekadašnje moći.

Dakle, ekosistem je najvažnija strukturna jedinica strukture okolnog svijeta. Kao što se može vidjeti sa sl. 1 (vidi Dodatak), osnova ekosistema je živa materija, okarakterisana biotic struktura , i stanište, zbog ukupnosti faktori životne sredine . Razmotrimo ih detaljnije.

2. Biotička struktura ekosistema

Ekosistem se zasniva na jedinstvu žive i nežive materije. Suština ovog jedinstva se manifestuje u sledećem. Od elemenata nežive prirode, uglavnom molekula CO2 i H2O, pod utjecajem sunčeve energije sintetiziraju se organske tvari koje čine sav život na planeti. Proces stvaranja organske materije u prirodi odvija se istovremeno sa suprotnim procesom – trošenjem i razlaganjem ove supstance ponovo u izvorna anorganska jedinjenja. Ukupnost ovih procesa odvija se unutar ekosistema različitih nivoa hijerarhije. Da bi ovi procesi bili uravnoteženi, priroda je tokom milijardi godina razradila određene struktura žive materije sistema .

Pokretačka snaga u svakom materijalnom sistemu je energija. U ekosistemima dolazi uglavnom od sunca. Biljke, zbog pigmenta klorofila sadržanog u njima, hvataju energiju sunčevog zračenja i koriste je za sintetiziranje osnove bilo koje organske tvari - glukoze C6H12O6.

Kinetička energija sunčevog zračenja se tako pretvara u potencijalnu energiju pohranjenu u glukozi. Od glukoze, zajedno sa mineralnim hranljivim materijama dobijenim iz zemlje - hranljive materije - formiraju se sva tkiva biljnog svijeta - proteini, ugljikohidrati, masti, lipidi, DNK, RNK, odnosno organska materija planete.

Osim biljaka, neke bakterije mogu proizvoditi organsku tvar. Oni stvaraju svoja tkiva, pohranjujući u njima, poput biljaka, potencijalnu energiju iz ugljičnog dioksida bez sudjelovanja sunčeve energije. Umjesto toga, koriste energiju koja nastaje oksidacijom neorganskih jedinjenja, kao što su amonijak, gvožđe, a posebno sumpor (u dubokim okeanskim rovovima, gde sunčeva svetlost ne prodire, ali gde se sumporovodik akumulira u izobilju, otkriveni su jedinstveni ekosistemi ). To je takozvana energija hemijske sinteze, tako se nazivaju organizmi hemosintetika .

Tako biljke i hemosintetici stvaraju organsku materiju iz neorganskih sastojaka koristeći energiju okoline. Oni se nazivaju proizvođači ili autotrofi . Oslobađanje potencijalne energije koju skladište proizvođači osigurava postojanje svih drugih vrsta života na planeti. Vrste koje troše organsku materiju koju su proizveli proizvođači kao izvor materije i energije za svoju životnu aktivnost nazivaju se potrošači ili heterotrofi .

Potrošači su veliki broj organizama (od mikroorganizama do plavih kitova): protozoe, insekti, gmizavci, ribe, ptice i, konačno, sisari, uključujući ljude.

Potrošači su, pak, podijeljeni u niz podgrupa u skladu sa razlikama u njihovim izvorima hrane.

Životinje koje se hrane direktno proizvođačima nazivaju se primarnim potrošačima ili potrošačima prvog reda. Njih same jedu sekundarni potrošači. Na primjer, zec koji jede šargarepu je potrošač prvog reda, a lisica koja lovi zeca je potrošač drugog reda. Neke vrste živih organizama odgovaraju nekoliko takvih nivoa. Na primjer, kada osoba jede povrće, on je potrošač prvog reda, govedina je potrošač drugog reda, a kada jede grabežljivu ribu, djeluje kao potrošač trećeg reda.

Zovu se primarni potrošači koji se hrane samo biljkama biljojedi ili fitofagi . Potrošači drugog i višeg reda - mesožderi . Vrste koje jedu i biljke i životinje su svejedi, kao što su ljudi.

Odumrli biljni i životinjski ostaci, kao što su opalo lišće, leševi životinja, proizvodi ekskretornog sistema, nazivaju se detritusi. Organski je! Postoje mnogi organizmi koji su specijalizovani za hranjenje detritusom. Zovu se detritivores . Primjer su lešinari, šakali, crvi, rakovi, termiti, mravi itd. Kao iu slučaju običnih potrošača, postoje primarni detritofagi koji se hrane direktno detritusom, sekundarni, itd.

Konačno, značajan dio detritusa u ekosustavu, posebno opalo lišće, mrtvo drvo, u svom izvornom obliku ne jedu životinje, već trune i razgrađuje se kada se hrane gljivicama i bakterijama.

Budući da je uloga gljivica i bakterija toliko specifična, one se obično izdvajaju u posebnu grupu detritofaga i nazivaju se razlagači . Reduktori služe kao redari na Zemlji i zatvaraju biogeokemijski ciklus supstanci, razlažući organsku materiju na izvorne neorganske komponente - ugljen dioksid i vodu.

Dakle, uprkos raznolikosti ekosistema, svi oni imaju strukturalni sličnost. U svakom od njih mogu se razlikovati fotosintetske biljke - proizvođači, različiti nivoi potrošača, detritofagi i razlagači. Oni čine biotička struktura ekosistema .

3. Faktori okoline

Zove se neživa i živa priroda koja okružuje biljke, životinje i ljude stanište . Skup pojedinačnih komponenti životne sredine koje utiču na organizme nazivaju se faktori životne sredine.

Prema prirodi nastanka razlikuju se abiotički, biotički i antropogeni faktori. Abiotski faktori - To su svojstva nežive prirode koja direktno ili indirektno utiču na žive organizme.

Biotički faktori - sve su to oblici uticaja živih organizama jedni na druge.

Ranije se utjecaj čovjeka na žive organizme pripisivao i biotičkim faktorima, ali sada se izdvaja posebna kategorija faktora koje stvaraju ljudi. Antropogeni faktori - sve su to oblici djelovanja ljudskog društva koji dovode do promjene prirode kao staništa i drugih vrsta i direktno utiču na njihov život.

Dakle, svaki živi organizam je pod utjecajem nežive prirode, organizama drugih vrsta, uključujući ljude, i, zauzvrat, utječe na svaku od ovih komponenti.

Zakoni uticaja faktora sredine na žive organizme

Uprkos raznovrsnosti faktora životne sredine i različitoj prirodi njihovog porekla, postoje neka opšta pravila i obrasci njihovog uticaja na žive organizme.

Za život organizama neophodna je određena kombinacija uslova. Ako su svi uslovi sredine povoljni, osim jednog, onda je to stanje ono što postaje odlučujuće za život dotičnog organizma. Ograničava (ograničava) razvoj organizma, stoga se i zove ograničavajući faktor . U početku je utvrđeno da je razvoj živih organizama ograničen nedostatkom bilo koje komponente, na primjer, mineralnih soli, vlage, svjetlosti itd. Sredinom 19. vijeka, njemački organski hemičar Eustace Liebig prvi je eksperimentalno dokazao da rast biljaka zavisi od hranljivog elementa koji je prisutan u relativno minimalnoj količini. On je ovu pojavu nazvao zakonom minimuma; u čast autora, naziva se i Liebigov zakon.

U modernom obliku zakon minimuma zvuči ovako: Izdržljivost organizma određuje najslabija karika u lancu njegovih ekoloških potreba. Međutim, kako se kasnije pokazalo, ne samo nedostatak, već i višak faktora može biti ograničavajući, na primjer, smrt usjeva zbog kiše, prezasićenost tla gnojivima itd. Koncept da, uz minimum, maksimum može biti i ograničavajući faktor, uveo je 70 godina nakon Liebiga američki zoolog W. Shelford, koji je formulisao zakon tolerancije. Prema Prema zakonu tolerancije, ograničavajući faktor za prosperitet populacije (organizma) može biti i minimum i maksimum uticaja na životnu sredinu, a raspon između njih određuje količinu izdržljivosti (granicu tolerancije) ili ekološku valenciju organizam na ovaj faktor ((vidi Dodatak, sl. 3).

Povoljan raspon faktora sredine se naziva optimalna zona (normalna aktivnost). Što je veće odstupanje faktora od optimalnog, to više ovaj faktor inhibira vitalnu aktivnost stanovništva. Ovaj raspon se zove zona ugnjetavanja . Maksimalne i minimalne tolerisane vrednosti faktora su kritične tačke iza kojih više nije moguće postojanje organizma ili populacije.

U skladu sa zakonom tolerancije, svaki višak materije ili energije ispostavlja se kao izvor zagađenja. Dakle, višak vode čak i u sušnim krajevima je štetan i voda se može smatrati uobičajenim zagađivačem, iako je jednostavno neophodna u optimalnim količinama. Konkretno, višak vode sprečava normalno formiranje tla u zoni černozema.

Vrste za čije postojanje su potrebni strogo definisani uslovi životne sredine nazivaju se stenobiotičkim, a vrste koje se prilagođavaju ekološkom okruženju sa širokim spektrom promena parametara nazivaju se euribiotičkim.

Među zakonitostima koje određuju interakciju pojedinca ili pojedinca sa njegovom okolinom izdvajamo pravilo usklađenosti uslova sredine sa genetskom predodređenošću organizma . To tvrdi da vrsta organizama može postojati sve dok prirodno okruženje koje ga okružuje odgovara genetskim mogućnostima prilagođavanja ove vrste njenim fluktuacijama i promjenama.

Abiotski faktori staništa

Abiotički faktori su svojstva nežive prirode koja direktno ili indirektno utiču na žive organizme. Na sl. 5 (vidi Dodatak) prikazuje klasifikaciju abiotskih faktora. Počnimo sa klimatski faktori spoljašnje okruženje.

Temperatura je najvažniji klimatski faktor. Određuje intenzitet metabolizma organizama i njihovu geografsku rasprostranjenost. Svaki organizam može živjeti unutar određenog raspona temperatura. I iako su ti intervali različiti za različite vrste organizama (euritermne i stenotermne), za većinu njih je zona optimalnih temperatura, na kojoj se vitalne funkcije najaktivnije i najefikasnije provode, relativno mala. Raspon temperatura u kojima može postojati život je približno 300 C: od -200 do +100 °C. Ali većina vrsta i većina aktivnosti ograničeni su na još uži raspon temperatura. Određeni organizmi, posebno oni u fazi mirovanja, mogu preživjeti barem neko vrijeme na vrlo niskim temperaturama. Određene vrste mikroorganizama, uglavnom bakterije i alge, mogu živjeti i razmnožavati se na temperaturama blizu točke ključanja. Gornja granica za bakterije toplih izvora je 88 C, za modrozelene alge je 80 C, a za najotpornije ribe i insekte oko 50 C. Po pravilu, gornje granice faktora su kritičnije od niži, iako mnogi organizmi blizu gornjih granica raspona tolerancije funkcionišu efikasnije.

Kod vodenih životinja raspon temperaturne tolerancije je obično uži nego kod kopnenih životinja, jer je raspon temperaturnih fluktuacija u vodi manji nego na kopnu.

Stoga je temperatura važan i vrlo često ograničavajući faktor. Temperaturni ritmovi u velikoj mjeri kontroliraju sezonsku i dnevnu aktivnost biljaka i životinja.

Padavine i vlažnost su glavne veličine koje se mjere u proučavanju ovog faktora. Količina padavina zavisi uglavnom od putanja i prirode velikih kretanja vazdušnih masa. Na primjer, vjetrovi koji duvaju s okeana ostavljaju većinu vlage na padinama okrenutim prema okeanu, ostavljajući "sjenu kiše" iza planina, doprinoseći formiranju pustinje. Krećući se u unutrašnjost, zrak akumulira određenu količinu vlage, a količina padavina se ponovo povećava. Pustinje se obično nalaze iza visokih planinskih lanaca ili duž obala gdje vjetrovi pušu iz velikih unutrašnjih suhih regija, a ne iz okeana, kao što je pustinja Nami u jugozapadnoj Africi. Raspodjela padavina po sezonama je izuzetno važan ograničavajući faktor za organizme.

Vlažnost - parametar koji karakteriše sadržaj vodene pare u vazduhu. Apsolutna vlažnost je količina vodene pare po jedinici zapremine vazduha. U vezi sa zavisnošću količine pare koju zadržava vazduh o temperaturi i pritisku, uveden je koncept relativne vlažnosti - to je odnos pare sadržane u vazduhu i pare zasicenja pri datoj temperaturi i pritisku. S obzirom da u prirodi postoji dnevni ritam vlažnosti - noću se povećava, a danju smanjuje, te njena fluktuacija okomito i horizontalno, ovaj faktor, uz svjetlost i temperaturu, igra važnu ulogu u regulaciji aktivnosti organizama. Opskrba površinskom vodom koja je dostupna živim organizmima ovisi o količini padavina u datom području, ali te vrijednosti nisu uvijek iste. Dakle, korištenjem podzemnih izvora, gdje voda dolazi iz drugih područja, životinje i biljke mogu dobiti više vode nego iz njenog unosa sa padavinama. S druge strane, kišnica ponekad odmah postaje nedostupna organizmima.

Sunčevo zračenje je elektromagnetski talas različitih dužina. Apsolutno je neophodan za živu prirodu, jer je glavni vanjski izvor energije. Mora se imati na umu da je spektar elektromagnetnog zračenja Sunca veoma širok i da njegovi frekventni opsezi utiču na živu materiju na različite načine.

Za živu materiju važni su kvalitativni znakovi svjetlosti - valna dužina, intenzitet i trajanje izlaganja.

jonizujuće zračenje izbija elektrone iz atoma i vezuje ih za druge atome kako bi formirao parove pozitivnih i negativnih jona. Njegov izvor su radioaktivne tvari sadržane u stijenama, osim toga dolazi iz svemira.

Različiti tipovi živih organizama uvelike se razlikuju po svojoj sposobnosti da izdrže velike doze izlaganja radijaciji. Kao što pokazuju podaci većine studija, ćelije koje se brzo dijele su najosjetljivije na zračenje.

Kod viših biljaka, osjetljivost na jonizujuće zračenje je direktno proporcionalna veličini ćelijskog jezgra, odnosno volumenu hromozoma ili sadržaju DNK.

Sastav gasa atmosfera je takođe važan klimatski faktor. Prije otprilike 3-3,5 milijardi godina, atmosfera je sadržavala dušik, amonijak, vodonik, metan i vodenu paru, au njoj nije bilo slobodnog kisika. Sastav atmosfere u velikoj mjeri određivali su vulkanski plinovi. Zbog nedostatka kiseonika nije postojao ozonski ekran koji bi blokirao sunčevo ultraljubičasto zračenje. Tokom vremena, zbog abiotskih procesa, kiseonik se počeo akumulirati u atmosferi planete i počelo je formiranje ozonskog omotača.

Vjetar može čak promijeniti izgled biljaka, posebno u onim staništima, na primjer, u alpskim zonama, gdje drugi faktori imaju ograničavajuće djelovanje. Eksperimentalno je pokazano da na otvorenim planinskim staništima vjetar ograničava rast biljaka: kada je izgrađen zid koji štiti biljke od vjetra, visina biljaka se povećava. Oluje su od velike važnosti, iako je njihovo djelovanje isključivo lokalno. Uragani i obični vjetrovi mogu prenijeti životinje i biljke na velike udaljenosti i time promijeniti sastav zajednica.

Atmosferski pritisak , po svemu sudeći, nije ograničavajući faktor direktnog djelovanja, ali je u direktnoj vezi s vremenom i klimom, koji imaju direktno ograničavajuće djelovanje.

Vodeni uslovi stvaraju osebujno stanište za organizme, koje se od kopnenog razlikuje prvenstveno po gustini i viskoznosti. Gustina vode oko 800 puta, i viskozitet oko 55 puta veći od vazduha. Zajedno sa gustina i viskozitet Najvažnija fizičko-hemijska svojstva vodenog okoliša su: temperaturna stratifikacija, odnosno promjena temperature po dubini vodenog tijela i periodična promjene temperature tokom vremena, kao i transparentnost voda, koja određuje svjetlosni režim ispod njene površine: fotosinteza zelenih i ljubičastih algi, fitoplanktona i viših biljaka ovisi o prozirnosti.

Kao iu atmosferi, važnu ulogu igra sastav gasa vodena sredina. U vodenim staništima, količina kisika, ugljičnog dioksida i drugih plinova otopljenih u vodi i stoga dostupnih organizmima uvelike varira s vremenom. U vodnim tijelima s visokim sadržajem organske tvari kisik je ograničavajući faktor od najveće važnosti.

Kiselost - koncentracija vodikovih jona (pH) - usko je povezana sa karbonatnim sistemom. pH vrijednost varira u rasponu od 0 pH do 14: pri pH=7 medij je neutralan, pri pH<7 - кислая, при рН>7 - alkalna. Ako se kiselost ne približi ekstremnim vrijednostima, onda zajednice mogu kompenzirati promjene u ovom faktoru – tolerancija zajednice na pH raspon je vrlo značajna. Vode niskog pH sadrže malo nutrijenata, pa je produktivnost izuzetno niska.

Salinitet - sadržaj karbonata, sulfata, hlorida itd. - je još jedan značajan abiotički faktor u vodnim tijelima. U slatkim vodama ima malo soli, od kojih su oko 80% karbonati. Sadržaj minerala u svjetskim okeanima u prosjeku iznosi 35 g/l. Organizmi otvorenog okeana su općenito stenohalini, dok su organizmi u obalnim bočatastim vodama općenito eurihalni. Koncentracija soli u tjelesnim tekućinama i tkivima većine morskih organizama je izotonična s koncentracijom soli u morskoj vodi, tako da nema problema s osmoregulacijom.

Protok ne samo da uvelike utječe na koncentraciju plinova i hranjivih tvari, već i direktno djeluje kao ograničavajući faktor. Mnoge riječne biljke i životinje su morfološki i fiziološki prilagođene na poseban način da zadrže svoj položaj u toku: imaju dobro definirane granice tolerancije na faktor protoka.

hidrostatički pritisak u okeanu je od velike važnosti. Sa uranjanjem u vodu na 10 m, pritisak se povećava za 1 atm (105 Pa). U najdubljem dijelu okeana tlak dostiže 1000 atm (108 Pa). Mnoge životinje mogu tolerirati nagle fluktuacije tlaka, posebno ako nemaju slobodan zrak u svojim tijelima. U suprotnom može doći do razvoja plinske embolije. Visoki pritisci, karakteristični za velike dubine, po pravilu inhibiraju vitalne procese.

Zemlja .

Tlo je sloj materije koji leži na vrhu stena zemljine kore. Ruski naučnik - prirodnjak Vasilij Vasiljevič Dokučajev 1870. godine prvi je razmatrao tlo kao dinamičnu, a ne inertnu sredinu. On je dokazao da se tlo stalno mijenja i razvija, a da se u njegovoj aktivnoj zoni odvijaju hemijski, fizički i biološki procesi. Tlo nastaje kao rezultat složene interakcije klime, biljaka, životinja i mikroorganizama. Sastav tla uključuje četiri glavne strukturne komponente: mineralnu bazu (obično 50-60% ukupnog sastava tla), organske tvari (do 10%), zrak (15-25%) i vodu (25-30%). ).

Mineralni skelet tla - je neorganska komponenta koja je nastala iz matične stijene kao rezultat njenog trošenja.

organska materija tlo nastaje razgradnjom mrtvih organizama, njihovih dijelova i izmeta. Nepotpuno razgrađeni organski ostaci nazivaju se stelja, a krajnji produkt razgradnje - amorfna tvar u kojoj više nije moguće prepoznati izvorni materijal - naziva se humus. Zbog svojih fizičkih i hemijskih svojstava, humus poboljšava strukturu tla i aeraciju, kao i povećava sposobnost zadržavanja vode i nutrijenata.

Tlo je naseljeno mnogim vrstama biljnih i životinjskih organizama koji utiču na njegove fizičko-hemijske karakteristike: bakterije, alge, gljive ili protozoe, crvi i člankonošci. Njihova biomasa u različitim zemljištima je (kg/ha): bakterije 1000-7000, mikroskopske gljive - 100-1000, alge 100-300, člankonošci - 1000, crvi 350-1000.

Glavni topografski faktor je visina iznad nivoa mora. Sa nadmorskom visinom se smanjuju prosječne temperature, povećava dnevna temperaturna razlika, povećava se količina padavina, brzina vjetra i intenzitet zračenja, smanjuju se atmosferski tlak i koncentracija plinova. Svi ovi faktori utiču na biljke i životinje, uzrokujući vertikalnu zonalnost.

planinski lanci mogu poslužiti kao klimatske barijere. Planine također služe kao prepreke širenju i migraciji organizama i mogu igrati ulogu ograničavajućeg faktora u procesima specijacije.

Drugi topografski faktor je izloženost nagibima . Na sjevernoj hemisferi padine okrenute prema jugu primaju više sunčeve svjetlosti, pa su intenzitet svjetlosti i temperatura ovdje veći nego na dnu dolina i na padinama sjeverne ekspozicije. Na južnoj hemisferi situacija je obrnuta.

Takođe je važan faktor olakšanja strmina padina . Strme padine karakteriše brza drenaža i erozija tla, pa su tla ovdje tanka i suva.

Za abiotske uslove važe svi razmatrani zakoni uticaja faktora sredine na žive organizme. Poznavanje ovih zakona nam omogućava da odgovorimo na pitanje: zašto se u različitim regijama planete razlikuje ekosistemi? Glavni razlog je posebnost abiotskih uslova svake regije.

Biotički odnosi i uloga vrsta u ekosistemu

Područja distribucije i broj organizama svake vrste ograničeni su ne samo uvjetima vanjske nežive okoline, već i njihovim odnosom s organizmima drugih vrsta. Neposredna životna sredina organizma je njegova biotičko okruženje , a faktori ovog okruženja se nazivaju biotic . Predstavnici svake vrste mogu opstati u takvom okruženju, gdje im veze s drugim organizmima obezbjeđuju normalne uslove života.

Razmotrite karakteristične karakteristike odnosa različitih tipova.

Konkurencija je najsveobuhvatniji tip odnosa u prirodi, u kojem dvije populacije ili dvije jedinke u borbi za uslove neophodne za život utiču jedna na drugu negativan .

Konkurencija može biti intraspecific i interspecific .

Intraspecifično borba se dešava između jedinki iste vrste, međuvrsto nadmetanje se odvija između jedinki različitih vrsta. Kompetitivne interakcije mogu uključivati životni prostor, hranu ili hranjive tvari, svjetlo, sklonište i mnoge druge vitalne faktore.

Interspecies konkurencija, bez obzira na čemu se zasniva, može dovesti ili do ravnoteže između dvije vrste, ili do zamjene populacije jedne vrste populacijom druge, ili do toga da jedna vrsta premjesti drugu na drugo mjesto ili je prisili da pređete na korišćenje drugih resursa. Odlučio to dvije vrste koje su identične u ekološkom smislu iu potrebama ne mogu koegzistirati na jednom mjestu i prije ili kasnije jedan konkurent istisne drugog. Ovo je takozvani princip isključenja ili Gauseov princip.

Budući da interakcije hrane prevladavaju u strukturi ekosistema, najkarakterističniji oblik interakcije između vrsta u lancima ishrane je grabežljivac , u kojoj se jedinka jedne vrste, nazvana grabežljivac, hrani organizmima (ili dijelovima organizama) druge vrste, koja se naziva plijen, a grabežljivac živi odvojeno od plijena. U takvim slučajevima se kaže da su dvije vrste uključene u odnos grabežljivac-plijen.

Neutralizam - ovo je vrsta odnosa u kojoj nijedna populacija nema nikakvog uticaja na drugu: ne utiče na rast njenih populacija u ravnoteži i njihovu gustinu. U stvarnosti, međutim, prilično je teško, pomoću zapažanja i eksperimenata u prirodnim uvjetima, provjeriti da su dvije vrste apsolutno nezavisne jedna od druge.

Sumirajući razmatranje oblika biotičkih odnosa, možemo izvući sljedeće zaključke:

1) odnosi između živih organizama su jedan od glavnih regulatora brojnosti i prostornog rasporeda organizama u prirodi;

2) negativne interakcije između organizama javljaju se u početnim fazama razvoja zajednice ili u poremećenim prirodnim uslovima; u novonastalim ili novim asocijacijama, vjerovatnoća jakih negativnih interakcija je veća nego u starim asocijacijama;

3) u procesu evolucije i razvoja ekosistema postoji tendencija smanjenja uloge negativnih interakcija na račun pozitivnih, koje povećavaju opstanak vrsta u interakciji.

Sve ove okolnosti osoba mora uzeti u obzir prilikom preduzimanja mjera za upravljanje ekološkim sistemima i pojedinim populacijama kako bi ih koristila u vlastitim interesima, ali i da bi predvidjela indirektne posljedice koje u tom slučaju mogu nastati.

4. Funkcionisanje ekosistema

Energija u ekosistemima.

Podsjetimo da je ekosistem skup živih organizama koji kontinuirano razmjenjuju energiju, materiju i informacije jedni s drugima i sa okolinom. Razmotrimo prvo proces razmjene energije.

energije definisano kao sposobnost za obavljanje posla. Svojstva energije opisuju se zakonima termodinamike.

Prvi zakon (početak) termodinamike ili zakon očuvanja energije navodi da se energija može mijenjati iz jednog oblika u drugi, ali ne nestaje niti se stvara iznova.

Drugi zakon (početak) termodinamike ili zakon entropija navodi da se u zatvorenom sistemu entropija može samo povećati. Primijenjeno na energije u ekosistemima zgodna je sljedeća formulacija: procesi povezani s transformacijom energije mogu se odvijati spontano samo pod uslovom da energija prelazi iz koncentrisanog oblika u difuzni, odnosno degradira. Mjera količine energije koja postaje nedostupna za korištenje, ili na neki drugi način mjera promjene redoslijeda do koje dolazi kada se energija degradira, je entropija . Što je viši red sistema, to je niža njegova entropija.

Dakle, svaki živi sistem, uključujući ekosistem, održava svoju vitalnu aktivnost zbog, prvo, prisustva u okruženju viška slobodne energije (energija Sunca); drugo, sposobnost da se ova energija uhvati i koncentriše zahvaljujući rasporedu njenih sastavnih komponenti i da je, koristeći je, rasprši u okolinu.

Dakle, prvo hvatanje, a zatim koncentriranje energije sa prelaskom sa jednog trofičkog nivoa na drugi obezbeđuje povećanje uređenosti, organizacije živog sistema, odnosno smanjenje njegove entropije.

Energija i produktivnost ekosistema

Dakle, život u ekosistemu se održava zahvaljujući neprekidnom prolasku kroz živu supstancu energije koja se prenosi sa jednog trofičkog nivoa na drugi; u ovom slučaju postoji stalna transformacija energije iz jednog oblika u drugi. Osim toga, tokom transformacije energije, dio se gubi u obliku topline.

Tada se postavlja pitanje: u kojim kvantitativnim odnosima, proporcijama treba da budu članovi zajednice različitih trofičkih nivoa u ekosistemu da bi zadovoljili svoje energetske potrebe?

Cjelokupna rezerva energije koncentrirana je u masi organske tvari – biomasi, pa je intenzitet stvaranja i uništavanja organske tvari na svakom nivou određen prolaskom energije kroz ekosistem (biomasa se uvijek može izraziti u jedinicama energije) .

Brzina formiranja organske tvari naziva se produktivnost. Razlikovati primarnu i sekundarnu produktivnost.

U svakom ekosistemu se formira i uništava biomasa, a ti procesi su u potpunosti determinisani životom nižeg trofičkog nivoa – proizvođača. Svi ostali organizmi samo troše organsku materiju koju su biljke već stvorile i stoga ukupna produktivnost ekosistema ne zavisi od njih.

Visoke stope proizvodnje biomase primjećuju se u prirodnim i vještačkim ekosistemima gdje su povoljni abiotički faktori, a posebno kada se dodatna energija dovodi izvana, što smanjuje troškove vlastitog održavanja života sistema. Ova dodatna energija može doći u različitim oblicima, kao što je na kultivisanom polju, u obliku energije fosilnih goriva i rada koji obavlja osoba ili životinja.

Dakle, da bi se obezbijedila energija za sve jedinke zajednice živih organizama u ekosistemu, neophodan je određeni kvantitativni odnos između proizvođača, potrošača različitih redova, detritofaga i razlagača. Međutim, za život bilo kojeg organizma, a samim tim i sistema u cjelini, samo energija nije dovoljna, oni nužno moraju primiti razne mineralne komponente, mikroelemente, organske tvari neophodne za izgradnju molekula žive tvari.

Krug elemenata u ekosistemu

Odakle u živoj materiji u početku dolaze komponente neophodne za izgradnju organizma? Isporučuju ih u lanac ishrane isti proizvođači. Iz zemlje izdvajaju neorganske minerale i vodu, iz vazduha CO2, a od glukoze koja nastaje u procesu fotosinteze uz pomoć biogena dalje grade složene organske molekule – ugljene hidrate, proteine, lipide, nukleinske kiseline, vitamine, itd.

Da bi potrebni elementi bili dostupni živim organizmima, oni moraju uvijek biti dostupni.

U tom odnosu ostvaruje se zakon održanja materije. Zgodno ga je formulirati na sljedeći način: atomi u hemijskim reakcijama nikada ne nestaju, ne nastaju i ne prelaze jedan u drugi; oni se samo preuređuju kako bi formirali različite molekule i spojeve (istovremena apsorpcija ili oslobađanje energije). Zbog toga se atomi mogu koristiti u velikom broju jedinjenja i njihova zaliha se nikada ne iscrpljuje. Upravo to se dešava u prirodnim ekosistemima u obliku ciklusa elemenata. U ovom slučaju razlikuju se dva ciklusa: veliki (geološki) i mali (biotički).

Vodeni ciklus je jedan od grandioznih procesa na površini zemaljske kugle. On igra važnu ulogu u povezivanju geoloških i biotičkih ciklusa. U biosferi voda, neprekidno prelazeći iz jednog stanja u drugo, pravi male i velike cikluse. Isparavanje vode sa površine okeana, kondenzacija vodene pare u atmosferi i padavine na površini okeana čine mali ciklus. Ako se vodena para prenosi vazdušnim strujama do kopna, ciklus postaje mnogo komplikovaniji. U ovom slučaju, dio padavina isparava i ulazi natrag u atmosferu, drugi dio hrani rijeke i rezervoare, ali se na kraju ponovo vraća u okean sa riječnim i podzemnim otjecanjem, čime se završava veliki ciklus. Važno svojstvo kruženja vode je da, u interakciji s litosferom, atmosferom i živom materijom, povezuje sve dijelove hidrosfere: okean, rijeke, vlagu tla, podzemne vode i atmosfersku vlagu. Voda je bitna komponenta svih živih bića. Podzemne vode, prodirući kroz tkiva biljke u procesu transpiracije, donose mineralne soli neophodne za vitalnu aktivnost samih biljaka.

Sumirajući zakone funkcionisanja ekosistema, još jednom formulirajmo njihove glavne odredbe:

1) prirodni ekosistemi postoje na račun nezagađujuće besplatne sunčeve energije, čija je količina prevelika i relativno konstantna;

2) prenos energije i materije kroz zajednicu živih organizama u ekosistemu odvija se duž lanca ishrane; sve vrste živih bića u ekosustavu podijeljene su prema funkcijama koje obavljaju u ovom lancu na proizvođače, potrošače, detritofage i razlagače - to je biotička struktura zajednice; kvantitativni odnos broja živih organizama između trofičkih nivoa odražava trofičku strukturu zajednice, koja određuje brzinu prolaska energije i materije kroz zajednicu, odnosno produktivnost ekosistema;

3) prirodni ekosistemi zbog svoje biotičke strukture održavaju stabilno stanje neograničeno dugo, a da ne trpe iscrpljivanje resursa i zagađenje sopstvenim otpadom; dobijanje resursa i otklanjanje otpada odvijaju se unutar ciklusa svih elemenata.

5. Ljudski uticaj na ekosistem.

Utjecaj čovjeka na njegovu prirodnu okolinu može se razmatrati u različitim aspektima, ovisno o svrsi proučavanja ovog pitanja. Sa tačke gledišta ekologija Zanimljivo je razmotriti ljudski uticaj na ekološke sisteme sa stanovišta korespondencije ili kontradiktornosti ljudskih akcija sa objektivnim zakonima funkcionisanja prirodnih ekosistema. Na osnovu pogleda na biosferu kao globalni ekosistem, sva raznolikost ljudskih aktivnosti u biosferi dovodi do promjena: sastava biosfere, ciklusa i ravnoteže njenih sastavnih supstanci; energetski bilans biosfere; biota. Smjer i obim ovih promjena su takvi da im je sam čovjek dao ime. ekološka kriza. Modernu ekološku krizu karakteriziraju sljedeće manifestacije:

Postepena promjena klime planete zbog promjena u ravnoteži plinova u atmosferi;

Opšte i lokalno (iznad polova, odvojena područja zemljišta) uništavanje biosferskog ozonskog ekrana;

Zagađenje Svjetskog okeana teškim metalima, složenim organskim jedinjenjima, naftnim derivatima, radioaktivnim supstancama, zasićenost voda ugljičnim dioksidom;

Razbijanje prirodnih ekoloških veza između okeanskih i kopnenih voda kao rezultat izgradnje brana na rijekama, što dovodi do promjene čvrstog oticaja, puteva mrijesta, itd.;

Zagađenje atmosfere sa stvaranjem kiselih padavina, visoko toksičnih tvari kao rezultat kemijskih i fotokemijskih reakcija;

Zagađenje kopnenih voda, uključujući i riječne vode koje se koriste za snabdijevanje pitkom vodom, visoko toksičnim tvarima, uključujući dioksine, teške metale, fenole;

Dezertifikacija planete;

Degradacija sloja tla, smanjenje površine plodnog zemljišta pogodnog za poljoprivredu;

Radioaktivna kontaminacija određenih teritorija u vezi sa odlaganjem radioaktivnog otpada, nesrećama izazvanim ljudskim djelovanjem i sl.;

Akumulacija na površini zemljišta kućnog smeća i industrijskog otpada, posebno praktički nerazgradive plastike;

Smanjenje područja tropskih i borealnih šuma, što dovodi do neravnoteže atmosferskih plinova, uključujući smanjenje koncentracije kisika u atmosferi planete;

Zagađenje podzemnog prostora, uključujući i podzemne vode, koje ih čini nepogodnim za vodosnabdijevanje i ugrožava još uvijek malo proučen život u litosferi;

Ogroman i brz, lavinski nestanak vrsta žive materije;

Pogoršanje životne sredine u naseljenim područjima, prvenstveno urbanizovanim područjima;

Opšte iscrpljivanje i nedostatak prirodnih resursa za ljudski razvoj;

Promjena veličine, energetske i biogeohemijske uloge organizama, preoblikovanje lanaca ishrane, masovna reprodukcija pojedinih vrsta organizama;

Kršenje hijerarhije ekosistema, povećanje sistemske uniformnosti na planeti.

Zaključak

Kada su sredinom šezdesetih godina dvadesetog veka ekološki problemi postali centar pažnje svetske zajednice, postavilo se pitanje: koliko je vremena čovečanstvu ostalo? Kada će početi da ubire plodove zanemarivanja svog okruženja? Naučnici su izračunali: za 30-35 godina. Došlo je to vrijeme. Svjedoci smo globalne ekološke krize izazvane ljudskim aktivnostima. Istovremeno, posljednjih trideset godina nije bilo uzaludno: stvorena je čvršća naučna osnova za razumijevanje ekoloških problema, formirana regulatorna tijela na svim nivoima, organizirane brojne javne ekološke grupe, usvojeni korisni zakoni i propisi. usvojeni su i neki međunarodni sporazumi.

Međutim, otklanjaju se uglavnom posljedice, a ne uzroci postojećeg stanja. Na primjer, ljudi koriste sve više i više proizvoda protiv zagađenja na automobilima i pokušavaju izvući sve više i više nafte umjesto da dovode u pitanje samu potrebu za zadovoljavanjem prevelikih potreba. Čovječanstvo beznadežno nastoji spasiti nekoliko vrsta od izumiranja, zanemarujući vlastitu populacijsku eksploziju koja briše prirodne ekosisteme s lica zemlje.

Glavni zaključak iz materijala o kojem se govori u tutorijalu je sasvim jasan: sistemi koji su suprotni prirodnim principima i zakonima su nestabilni . Pokušaji njihovog očuvanja postaju sve skuplji i složeniji i ionako osuđeni na propast.

Za donošenje dugoročnih odluka potrebno je obratiti pažnju na principe koji određuju održivi razvoj, a to su:

stabilizacija stanovništva;

prelazak na način života koji više štedi energiju i resurse;

razvoj ekološki prihvatljivih izvora energije;

stvaranje industrijskih tehnologija sa niskim otpadom;

reciklaža otpada;

stvaranje uravnotežene poljoprivredne proizvodnje koja ne iscrpljuje zemljište i vodene resurse i ne zagađuje zemljište i hranu;

očuvanje biološke raznolikosti na planeti.

Bibliografija

1. Nebel B. Nauka o životnoj sredini: Kako funkcioniše svet: U 2 toma - M.: Mir, 1993.

2. Odum Yu. Ekologija: U 2 toma - M.: Mir, 1986.

3. Reimers N. F. Zaštita prirode i čovjekove okoline: Rječnik-priručnik. - M.: Prosvjeta, 1992. - 320 str.

4. Stadnitsky G. V., Rodionov A. I. Ecology.

5. M.: Više. škola, 1988. - 272 str.

U školskom i univerzitetskom kursu, pojam, glavna svojstva ekosistema, biocenoze, populacije, zajednice se obavezno razmatraju. Ideja o ovim definicijama i suštini objekata data je u okviru biologije i ekologije. Često se takvi koncepti spominju iu geografiji. Moderna nauka vjeruje da je priroda svijeta oko nas integralni sistem. Nije bitno kakvo je okruženje - voda ili život na kopnu.

Teorijski pristup

Svojstva ekosistema, biogeocenoza se razmatraju u okviru opšte nauke posvećene složenim sistemima. Osnivač ovog trenda bio je L. von Bertalanffy, koji je djelovao u dvadesetom vijeku. Krajem četrdesetih godina objavio je nekoliko radova u kojima se razmatra mogućnost sistematskog pristupa brojnim problemima svijeta oko nas. U naše vrijeme teorija koju je razvio postaje sve značajnija u kontekstu prirodne krize i antropomorfnog utjecaja.

Opća teorija

S obzirom na strukturu i svojstva ekosistema, prvo je važno utvrditi o čemu je, u principu, riječ. Sistem se koristi za označavanje komponenti koje su međusobno povezane i u interakciji čineći integralni objekat. Pod cjelinom se obično podrazumijeva jedinstvo koje čine brojni elementi, koji se razlikuju po strogo definiranoj strukturi, odnosno po specifičnom položaju pojedinih dijelova i strogo određenoj prirodi međusobnog utjecaja.

Ključna svojstva ekosistema:

integracija;
izolacija;
integritet;
balans;
stabilnost;
upravljivost;
otpor;
emergence.

emergence

Ovaj termin se obično shvata kao univerzalno svojstvo prirodnih ekosistema, što objašnjava da zajedništvo nije jednostavan zbir kvaliteta i karakteristika komponenti kombinovanih u sistem. Kada su elementi međusobno povezani, pojavljuju se funkcionalne skale koje imaju svoje jedinstvene karakteristike koje nisu karakteristične za prethodni nivo, odnosno prve komponente. Nova emergentna svojstva su nepredvidiva samo na osnovu poznavanja delova koji čine određenu celinu.

Ekolozi kažu da su emergentni kvaliteti gotovo glavna svojstva ekosistema. Pokreću se međusobnim uticajem elemenata jedni na druge, pod uslovom da se sačuva priroda komponenti. Kada se takvi kvaliteti uzmu u obzir, proučavanje sistema je moguće bez potpunog i detaljnog razumijevanja svih uključenih elemenata. Ovo je posebno važno za ekologiju, koja razmatra sisteme koji kombinuju hiljade i hiljade elemenata u isto vreme. Trenutno ih jednostavno nije moguće sve temeljito istražiti. Zadatak naučnika je da jasno definišu integralna svojstva. Za to se otkriva uništavanje, proizvodnja u odnosu na različite nivoe, biomasa ukupno. Ali oni ne traže obrasce, pogotovo ako ne opisuju sistem u cjelini. Važno je imati predstavu samo o takvim procesima koji utiču na budućnost i koji su predvidljivi.

Fortitude

Ovo svojstvo ekosistema i struktura takvog objekta usko su povezani. Što se tiče objekata regulisanih procesima koji se odvijaju unutra, uobičajeno je govoriti o mogućnosti povratka na početnu tačku. Osnovni zakon za opisivanje fenomena je teorija Le Chatelier-Brown, koja kaže da vanjski utjecaj koji izaziva izlazak iz stabilnog položaja dovodi do promjene ravnoteže, zbog čega vanjski faktor postaje slabiji.

Uzimajući u obzir svojstva i funkcije ekosistema, potrebno je voditi računa o prisutnosti direktnih i inverznih veza. Pod direktnim je uobičajeno razumjeti situacije u kojima jedan element direktno utječe na drugi, ali to ne uzrokuje obrnutu reakciju. U prisustvu uticaja odgovora, povratna informacija se može snimiti. U odnosu na svaki savremeni ekosistem, povratna informacija je izuzetno važan fenomen koji određuje nivo otpornosti i mogućnost daljeg napretka. Odredite pozitivne, negativne vrste povratnih informacija.

Povratne informacije

Analizirajući pojam i svojstva ekosistema, svakako treba obratiti pažnju na takve povratne informacije koje su izazvane procesom i podstiču njegovo kretanje u istom pravcu. Smatraju se pozitivnim. Dakle, ako se šuma posječe, teritorij će postati močvara, gdje će se uskoro aktivno razvijati populacija sfagnumskih mahovina koje akumuliraju vlagu. To dovodi do još većeg zalijevanja vode.

Negativna povratna sprega je jedno od glavnih svojstava ekosistema, koje pokazuje da određeni prvi element ima učinak koji je suprotan u svom smjeru od drugog. U prirodi se ova vrsta odnosa najčešće javlja i s pravom se smatra najvažnijom u ekologiji. Klasičan primjer iz vanjskog svijeta je odnos između grabežljivca i njegove hrane. Ako se populacija plijena povećava, grabežljivci imaju više hrane, odnosno stvaraju se uvjeti za razmnožavanje, broj raste. To potiče aktivno uništavanje plijena, uvjeti hranjenja postaju negativni, a stopa nataliteta grabežljive životinje se smanjuje. Postupno, broj lovaca se smanjuje, pritisak na žrtvu se smanjuje, a krug počinje iznova. Ova logika samoregulacije naziva se dinamička ravnoteža. Ključ za očuvanje životne sredine je postojanost ovog fenomena.

Sistemi: šta su oni?

Trenutno, fokusirajući se na glavna svojstva ekosistema, uobičajeno je da ih sve podijelimo u tri velike grupe:

izolirano;
zatvoreno;
otvoren.

Prvi imaju striktno određene granice, a energija i materija ne prolaze kroz njih unutra i van. Takvi sistemi se mogu formirati samo u veštačkim uslovima. U zatvorene spadaju oni koji imaju samo razmjenu energije sa vanjskim svijetom. Konačno, treća grupa su ekološki sistemi koji razmjenjuju energiju i materiju sa prostorom. To su prirodni sistemi.

Relevantnost teorije

Da li je moguće imenovati posebno svojstvo ekosistema? Naučnici su davno utvrdili da je opšta teorija sistema važan aspekt nauke o životnoj sredini, koji omogućava formiranje fundamentalno nove metodologije. To se zove sistemska analiza. U okviru ovog pristupa, objekti prirode, svijet oko nas su sistemi identificirani uzimajući u obzir ciljeve postavljene grupi istraživača. Sistem je integralni objekat, a istovremeno se može posmatrati kao složena kombinacija brojnih komponenti.

Analiza sistema vam omogućava da odredite svojstva ekosistema i identifikujete sve te veze, zahvaljujući kojima on postaje jedan objekat. U okviru istraživačkog rada naučnici određuju koji procesi kontrolišu sistem, kako je povezan sa svetom oko sebe i kako će se ponašati u prisustvu nekog faktora uticaja. Predvidite razvojne prilike.

O parametrima

Opisujući svojstva biosfere kao globalnog ekosistema, manjih asocijacija komponenti, imperativ je identifikovati ključne parametre i dati im jasan opis. Najznačajniji su:

ograničenja;
svojstva pojedinih komponenti;
svojstva objekta u cjelini;
strukturne karakteristike;
karakteristike međusobnog uticaja komponenti, slojeva sistema;
specifičnosti odnosa između vanjskog svijeta i populacije koja se razmatra.

Šta kažete na detaljnije?

Kada se ispituju svojstva ekosistema, možda je najteže odrediti njegove točne granice. Ovo je tako teška karakteristika, koja je u velikoj mjeri povezana s integritetom objekta. To je zbog činjenice da su unutrašnje veze jače od vanjskih. Samo pod takvim uvjetima kombinacija komponenti može biti stabilna u odnosu na negativne faktore okolnog svijeta.

Indikatori koji omogućavaju kvantitativno i kvalitativno opisivanje kombinacije prirodnih komponenti, daju predstavu o svim svojstvima kako pojedinačnih komponenti, tako i sistema u cjelini. Da bi se precizno odredila struktura, potrebno je povezati elemente koji su nastali između njih, uzimajući u obzir vremenske intervale i prostor. Potonji je aspekt na osnovu kojeg se određuje redoslijed položaja komponenti objekta. Vrijeme je indikator koji daje ideju o promjeni stanja sistema, odražavajući njegov razvoj. Iz strukture se može zaključiti koliko je jaka hijerarhija u objektu, koliko su nivoi međusobno podređeni, kako je sve to zajedno organizovano.

O vezama i elementima

Razmjena informacija, energije, materije je oblik komunikacije između složenog strukturiranog objekta i svijeta oko njega. Na mnogo načina, upravo ova razmjena određuje suštinu interakcije sistema i prostora oko njega. Ako sistem ima veze, možemo govoriti o otvorenim granicama, ako ih nema, objekt se ocenjuje kao zatvoren. Istovremeno, potrebno je shvatiti da ekosistem nisu samo organski oblici života, već i sve što ih okružuje, odnosno abiotička sredina. Ove komponente su usko povezane i u stalnoj interakciji. U tom složenom međusobnom uticaju nastaje ekosistem. Prije imenovanja posebnog svojstva ekosistema, prije svega, postoji međusobna bliska povezanost, što nam omogućava da o ovom složenom objektu govorimo kao o funkcionalnom integritetu, koji se razlikuje po prisutnosti veza između uzroka i posljedica. Sve komponente utiču jedna na drugu, uzrokujući procese koji se posmatraju u sistemu.

Osobine ekološkog sistema su direktno povezane sa cirkulacijom supstanci. Na primjer, ako uzmemo u obzir da li će ispaša imati utjecaja na svojstva tla i ekosistem, očigledno je da će se to svakako naći. Elementi koji formiraju sisteme sposobni su da proizvode organsku materiju, biološki proizvod. Posebnost prirodnog strukturiranog objekta u odnosu na vještački nastao ljudskim naporima je da stabilnost okoliša osigurava dugo, neograničeno postojanje. Prirodni ekološki sistem ima dovoljno resursa da se zaštiti od negativnih vanjskih faktora. Njegove rezerve vam omogućavaju da održite konstantnost funkcija, strukture. Što je veći ekološki sistem, to je više malih strukturnih komponenti unutar njega, a oni imaju svoje ekosisteme još manjeg obima.

O dimenzijama

Uobičajeno je razlikovati sisteme:

mikro;
meso;
makro;
globalno.

Prvi uključuju male objekte - ribnjake, debla drveća, akvarije. Drugi nivo - bare i šume, rijeke i jezera. Makro - kontinenti, zone. Globalna je biološka sfera kao jedan objekat.

Uslovi i dimenzije

Ekološki sistemi koji su se pojavili na kopnu i dostigli prilično veliku veličinu obično se nazivaju biomi ako karakteriziraju određeno strogo određeno geografsko područje. To uključuje pustinju, tajgu i slična područja zemlje. Biom je složen objekat. Uključuje veliki broj ekoloških sistema manjeg obima, koji su svi međusobno blisko povezani.

Uobičajeno je da se govori o dva bloka ekološkog sistema, od kojih su jedan životinjske populacije koje su međusobno složeno povezane, a drugi stanište i faktori koji ga formiraju. Prvi se naziva biocenoza, drugi - ekotop. Ekosistem u normi je element divljih životinja, koji funkcionira i formira ga i biocenoza i abiotičke komponente. Između njih postoji stalna izmjena hemijskih komponenti, a energiju za procese daje sunčeva svjetlost.

Sinteza i energija

Jedna od najvažnijih vrsta živih organizama na našoj planeti su fotoautotrofi, odnosno organizmi koji su u stanju da proizvode organsku materiju iz minerala uz prisustvo sunčeve energije. Fotosinteza omogućava proizvodnju tvari koje se zatim koriste za opskrbu biljaka energijom. Zahvaljujući ovim komponentama, biljni oblici života mogu održavati svoje funkcije i razmnožavati se. Osim toga, organska tvar je građevinski materijal za formiranje fitomase.

Heterotrofi su gljive, bakterije, veći oblici života koji se hrane hranom koju stvaraju fotoautotrofi. Dobivene komponente se koriste za izgradnju vlastitih tkiva i proizvodnju energije za život. Metabolizam heterotrofa uključuje oslobađanje energetskih rezervi, mineralizaciju materije, tokom koje se pojavljuju fosfati i nitrati. Takvi proizvodi su neophodni za život autotrofa. Tako je u okruženju oko nas organizovan ciklus hemijskih jedinjenja.

Strukturne karakteristike

Na mnogo načina, svojstva ekosistema određena su specifičnostima strukturne organizacije određenog objekta. Postoji niz obrazaca koji opisuju veze između pojedinačnih dijelova. Različiti sistemi se razlikuju po ovim pravilima, ali obično postoje dvije vrste elemenata - žive i nežive komponente. Organizmi su biota. Sistem koji opisuje njihov odnos sa okolinom omogućava nam da formulišemo kakva je struktura ekološkog sistema.

Obično se pri određivanju sastava i strukture pažnja obraća na:

neorganski;
organski proizvodi;
vazduh, voda, supstrat;
proizvođači;
potrošači;
destruktori.

o čemu se radi?

U neorganske spadaju minerali, hemijske komponente koje učestvuju u metabolizmu. Organske tvari su masti, proteinske strukture, molekule ugljikohidrata. Životna sredina uključuje ne samo zrak i tlo, već i klimu i njene karakteristike, fizičke faktore (na primjer, temperaturu). Uobičajeno je da se proizvođači klasifikuju kao autotrofi, sposobni da proizvode organsku materiju iz jednostavne anorganske materije koristeći sunčevu energiju. Preovlađujući proizvođači na našoj planeti su alge, zelene biljke i neke bakterije.

Potrošači su mesožderi i biljojedi. Jednom riječju, ovdje pripadaju razni heterotrofi, životinje koje se hrane raznim organizmima. Konačno, destruktori su heterotrofi sposobni za obradu mrtve organske tvari. Uglavnom ova kategorija uključuje gljive, bakterije, iako postoji nekoliko vrsta beskičmenjaka.

Zanimljivo je

Neorganski, organski, hemijski, fizički faktori ukupno čine biotop, odnosno element ekosistema koji nema svoj život. Ostale komponente su život, odnosno biocenoza. Destruktori, potrošači, proizvođači su objekti koji čine strukturu sistema. Proizvođači su u stanju da hvataju energiju i na njenoj osnovi stvaraju hemijske veze, a potrošači koji ih koriste za hranu troše rezerve energije za život. Ovako pohranjene količine energije prije ili kasnije se iscrpe, stvorenje umire, postajući hrana za destruktora, sposobno da rascijepi složenu organsku materiju na minerale koji mogu biti hrana za proizvođače. Ciklus se ponavlja.

Struktura ekološkog sistema predstavlja međusobne veze između tri glavna tipa života koji obezbeđuju kruženje gasova, čvrstih materija, tečnosti na planeti. Njihovo područje odgovornosti je prerada sunčeve energije. Ekosistemi, bez obzira na okruženje u kojem se nalaze, uvijek predstavljaju stalan međusobni uticaj proizvođača i heterotrofa jedni na druge. Istovremeno postoji prostorna podjela koja reguliše mogućnosti interakcije. Procesi za koje su odgovorni autotrofi aktivni su u najvišem sloju sistema, koji ima pristup sunčevoj svjetlosti, dok su heterotrofi intenzivniji u nižim, gdje postoji pristup sedimentima, tlu i akumulacijama organske tvari.