Téma 1.2. : Ökoszisztéma és tulajdonságai

Bevezetés……………………………………………………………………………………..3.

1. Ökoszisztéma – az ökológia alapfogalma ……………………………………………………4

2. Az ökoszisztéma biotikus szerkezete …………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………….

3. Környezeti tényezők ……………………………………………………………………….6

4. Az ökoszisztémák működése…………………………………………………………..12

5. Emberi hatás az ökoszisztémára……………………………………………………14

Következtetés ……………………………………………………………………………………….16

Hivatkozások…………………………………………………………………………….17

Bevezetés

Szó "ökológia" két görög szóból alakult ki: "oicos", ami házat, lakást jelent, és "logos" - tudomány, és szó szerint a ház, élőhely tudományát jelenti. Ezt a kifejezést először Ernst Haeckel német zoológus használta 1886-ban, és az ökológiát olyan tudásterületként határozta meg, amely a természet gazdaságtanát tanulmányozza – az állatok és az élő és élettelen természettel való általános kapcsolat vizsgálata, beleértve a barátságos és barátságtalan természetet. olyan kapcsolatok, amelyekkel az állatok és növények közvetlenül vagy közvetve érintkeznek. Az ökológiának ez a felfogása általánosan elismertté, ma pedig klasszikussá vált Az ökológia az élő szervezetek környezetükkel való kapcsolatának vizsgálatával foglalkozó tudomány.

Az élő anyag annyira változatos, hogy a szervezet különböző szintjein és különböző nézőpontokból vizsgálják.

A bioszisztémák szerveződésének következő szintjeit különböztetjük meg (Lásd a függelékeket (1. ábra)).

Az élőlények, populációk és ökoszisztémák szintje a klasszikus ökológia érdeklődési területe.

A vizsgálat tárgyától és a vizsgált látószögtől függően az ökológiában önálló tudományos irányok alakultak ki.

Által objektum méretei Az ökológiai tanulmányok autekológiára (egy élőlény és környezete), populációökológiára (egy populáció és környezete), szinekológiára (közösségek és környezetük), biogeocitológiára (az ökoszisztémák tanulmányozása) és globális ökológiára (a Föld bioszférájának vizsgálata) oszthatók. ).

Attól függően, hogy a vizsgálat tárgya Az ökológia a mikroorganizmusok, gombák, növények, állatok, emberek ökológiájára, agroökológiára, ipari (mérnöki), humánökológiára stb.

Által média és alkatrészek különbséget tenni a szárazföld, az édesvíz, a tenger, a sivatagok, a hegyvidékek és más környezeti és földrajzi terek ökológiája között.

Az ökológia gyakran nagyszámú kapcsolódó tudáságat foglal magában, elsősorban a környezetvédelem területéről.

Ebben a cikkben mindenekelőtt az általános ökológia alapjait tekintjük át, azaz az élő szervezetek és a környezet kölcsönhatásának klasszikus törvényei.

1. Ökoszisztéma - az ökológia alapfogalma

Az ökológia az élő szervezetek és az élettelen természet kölcsönhatását veszi figyelembe. Ez a kölcsönhatás egyrészt egy bizonyos rendszeren (ökológiai rendszeren, ökoszisztémán) belül jön létre, másrészt nem kaotikus, hanem meghatározott módon szerveződik, törvényeknek alávetve.

ökoszisztéma termelők, fogyasztók és detritofágok halmazának nevezzük, amelyek anyag-, energia- és információcserén keresztül kölcsönhatásba lépnek egymással és környezetükkel oly módon, hogy ez az egységes rendszer hosszú ideig stabil marad.

Így a természetes ökoszisztémát három jellemző jellemzi:

1) az ökoszisztéma szükségszerűen élő és élettelen összetevők kombinációja ((lásd a függeléket (2. ábra));

2) az ökoszisztémán belül egy teljes ciklus megy végbe, kezdve a szerves anyagok létrehozásával és annak szervetlen komponensekre való lebontásával;

3) az ökoszisztéma egy ideig stabil marad, amit a biotikus és abiotikus komponensek bizonyos szerkezete biztosít.

Példák a természetes ökoszisztémákra: tó, erdő, sivatag, tundra, szárazföld, óceán, bioszféra.

Amint a példákból látható, az egyszerűbb ökoszisztémák a bonyolultabbak közé tartoznak. Ugyanakkor megvalósul a rendszerek szerveződésének hierarchiája, jelen esetben az ökológiaié.

Így a természet szerkezetét rendszerszintű egésznek kell tekinteni, amely egymásba ágyazott ökoszisztémákból áll, amelyek közül a legmagasabb az egyedülálló globális ökoszisztéma - a bioszféra. Ennek keretein belül energia- és anyagcsere zajlik minden élő és élettelen komponens között bolygószinten. Az egész emberiséget fenyegető katasztrófa az, hogy az egyik jele annak, hogy egy ökoszisztémát meg kellett volna sérteni: a bioszférát mint ökoszisztémát emberi tevékenység hozta ki a stabilitás állapotából. A kölcsönhatások léptéke és sokfélesége miatt ettől nem szabad meghalnia, új, stabil állapotba kerül, miközben szerkezetét megváltoztatja, elsősorban élettelenné, majd elkerülhetetlenül élővé. Az embernek, mint biológiai fajnak van a legkevesebb esélye arra, hogy alkalmazkodjon az új, gyorsan változó külső körülményekhez, és valószínűleg ő tűnik el először. Tanulságos és szemléletes példa erre a Húsvét-sziget története.

Az egyik polinéz szigeten, a Húsvét-szigeten a 7. századi összetett migrációs folyamatok eredményeként az egész világtól elzárt, zárt civilizáció jött létre. Kedvező szubtrópusi éghajlaton, több száz éves fennállása alatt bizonyos fejlődési magasságokat ért el, eredeti kultúrát és írást teremtve, amelyet a mai napig nem lehet megfejteni. A 17. században pedig nyomtalanul elpusztult, először a sziget növény- és állatvilágát pusztította el, majd a progresszív vadságban és kannibalizmusban önmagát is elpusztította. Az utolsó szigetlakóknak már nincs akaratuk és anyaguk megmentő „Noé bárkáit” – csónakokat vagy tutajokat – megépíteni. Az eltűnt közösség önmaga emlékére egy félsivatagos szigetet hagyott hátra hatalmas kőalakokkal – egykori hatalmának tanúival.

Tehát az ökoszisztéma a környező világ szerkezetének legfontosabb szerkezeti egysége. ábrából látható. 1 (lásd Függelék), az ökoszisztémák alapja az élő anyag, jellemzett biotikus szerkezet , és élőhely, a teljesség miatt környezeti tényezők . Tekintsük őket részletesebben.

2. Az ökoszisztémák biotikus szerkezete

Az ökoszisztéma az élő és élettelen anyag egységén alapul. Ennek az egységnek a lényege a következőkben nyilvánul meg. Az élettelen természet elemeiből, főként a CO2 és H2O molekulákból a napenergia hatására olyan szerves anyagok szintetizálódnak, amelyek a bolygó összes élőlényét alkotják. A természetben a szerves anyagok keletkezésének folyamata egyidejűleg megy végbe az ellentétes folyamattal - ennek az anyagnak az elfogyasztásával és újra az eredeti szervetlen vegyületekké történő bomlásával. E folyamatok összessége különböző hierarchiaszintű ökoszisztémákon belül megy végbe. Annak érdekében, hogy ezek a folyamatok kiegyensúlyozottak legyenek, a természet évmilliárdok alatt kidolgozott egy bizonyosat a rendszer élő anyagának szerkezete .

Minden anyagi rendszer hajtóereje az energia. Az ökoszisztémákban főleg a Napból származik. A növények a bennük lévő klorofill pigmentnek köszönhetően felfogják a napsugárzás energiáját, és felhasználják bármely szerves anyag - a glükóz C6H12O6 - alapjának szintetizálására.

A napsugárzás kinetikus energiája így a glükózban tárolt potenciális energiává alakul át. Glükózból a talajból nyert ásványi tápanyagokkal együtt - tápanyagok - a növényvilág minden szövete kialakul - fehérjék, szénhidrátok, zsírok, lipidek, DNS, RNS, vagyis a bolygó szerves anyagai.

A növények mellett egyes baktériumok is képesek szerves anyagokat termelni. Létrehozzák szöveteiket, és bennük, mint a növényekben, a szén-dioxidból potenciális energiát tárolnak a napenergia részvétele nélkül. Ehelyett a szervetlen vegyületek, például az ammónia, a vas és különösen a kén oxidációja során keletkező energiát használják fel (az óceánok mélymedencéiben, ahová a napfény nem hatol be, de ahol bőségesen halmozódik fel a kénhidrogén, egyedülálló ökoszisztémákat fedeztek fel ). Ez a kémiai szintézis úgynevezett energiája, ezért az organizmusokat nevezik kemoszintetikus anyagok .

Így a növények és a kemoszintetikus anyagok a környezet energiáját felhasználva szerves anyagokat hoznak létre szervetlen összetevőkből. Hívták őket termelők vagy autotrófok . A termelők által tárolt potenciális energia felszabadulása biztosítja az összes többi élettípus létezését a bolygón. Azokat a fajokat, amelyek élettevékenységükhöz anyag- és energiaforrásként a termelők által létrehozott szerves anyagot fogyasztanak fogyasztók vagy heterotrófok .

A fogyasztók sokféle organizmus (a mikroorganizmusoktól a kék bálnákig): protozoonok, rovarok, hüllők, halak, madarak és végül emlősök, köztük az ember.

A fogyasztók viszont számos alcsoportra oszlanak az élelmiszer-forrásaik különbségeinek megfelelően.

Azokat az állatokat, amelyek közvetlenül a termelőkkel táplálkoznak, elsődleges fogyasztóknak vagy elsőrendű fogyasztóknak nevezzük. Magukat a másodlagos fogyasztók megeszik. Például a sárgarépát evő nyúl az elsőrendű fogyasztó, a nyulat vadászó róka a második rendű fogyasztó. Az élő szervezetek bizonyos típusai több ilyen szintnek is megfelelnek. Például amikor az ember zöldséget eszik, akkor elsőrendű fogyasztó, a marhahús másodrendű fogyasztó, ha pedig ragadozóhalat eszik, harmadrendű fogyasztóként viselkedik.

A kizárólag növényekkel táplálkozó elsődleges fogyasztókat nevezzük növényevők vagy fitofágok . Másodrendű és magasabb rendű fogyasztók - húsevők . A növényeket és állatokat egyaránt fogyasztó fajok mindenevők, például az ember.

Az elhalt növényi és állati maradványokat, például a lehullott leveleket, állati tetemeket, a kiválasztórendszerek termékeit törmeléknek nevezzük. Ez bio! Számos organizmus specializálódott törmelékkel való táplálkozásra. Úgy hívják detritivorok . Ilyenek például a keselyűk, sakálok, férgek, rákok, termeszek, hangyák stb. A közönséges fogyasztókhoz hasonlóan vannak elsődleges detritofágok, amelyek közvetlenül táplálkoznak törmelékből, másodlagosak stb.

Végül az ökoszisztémában található törmelék jelentős részét, különösen a lehullott leveleket, az elhalt fát, eredeti formájában nem eszik meg az állatok, hanem gombákkal és baktériumokkal táplálkozva elrothadnak és lebomlanak.

Mivel a gombák és baktériumok szerepe nagyon specifikus, általában a detritofágok egy speciális csoportjába sorolják őket, és ún. bontók . A reduktorok a Földön rendezőként szolgálnak, és lezárják az anyagok biogeokémiai körforgását, a szerves anyagokat az eredeti szervetlen komponensekre - szén-dioxidra és vízre - bontják.

Így az ökoszisztémák sokfélesége ellenére mindegyik rendelkezik szerkezeti hasonlóság. Mindegyikben megkülönböztethetők a fotoszintetikus növények - termelők, különböző szintű fogyasztók, detritofágok és lebontók. Ők alkotják az ökoszisztémák biotikus szerkezete .

3. Környezeti tényezők

A növényeket, állatokat és embert körülvevő élettelen és élő természetet ún élőhely . A környezet élőlényekre ható egyes összetevőinek halmazát ún környezeti tényezők.

A származás jellege szerint abiotikus, biotikus és antropogén tényezőket különböztetnek meg. Abiotikus tényezők - Ezek az élettelen természet olyan tulajdonságai, amelyek közvetlenül vagy közvetve hatással vannak az élő szervezetekre.

Biotikus tényezők - ezek mind az élő szervezetek egymásra gyakorolt ​​hatásának formái.

Korábban az élő szervezetekre gyakorolt ​​emberi hatást is biotikus tényezőknek tulajdonították, most azonban az ember által generált tényezők egy speciális kategóriáját különböztetik meg. Antropogén tényezők - ezek mind az emberi társadalom tevékenységi formái, amelyek a természet, mint élőhely és más fajok megváltozásához vezetnek, és közvetlenül befolyásolják az életüket.

Így minden élő szervezetre hatással van az élettelen természet, más fajok élőlényei, beleértve az embert is, és ezek az összetevők mindegyikére hatással vannak.

A környezeti tényezők élő szervezetekre gyakorolt ​​hatásának törvényei

A környezeti tényezők sokfélesége és eredetük eltérő jellege ellenére létezik néhány általános szabály és mintázat az élő szervezetekre gyakorolt ​​hatásukra.

Az élőlények életéhez a feltételek bizonyos kombinációja szükséges. Ha egy kivételével minden környezeti feltétel kedvező, akkor ez az állapot válik meghatározóvá az adott szervezet életében. Korlátozza (korlátozza) a szervezet fejlődését, ezért ún korlátozó tényező . Kezdetben azt találták, hogy az élő szervezetek fejlődését korlátozza bármely komponens hiánya, például ásványi sók, nedvesség, fény stb. A 19. század közepén Eustace Liebig német szerves vegyész volt az első, aki kísérleti úton bizonyította, hogy a növények növekedése a viszonylag minimális mennyiségben jelen lévő tápelemtől függ. Ezt a jelenséget a minimum törvényének nevezte; a szerző tiszteletére Liebig törvényének is nevezik.

A modern megfogalmazásban minimum törvénye így hangzik: Egy szervezet tűrőképességét az ökológiai szükségletei láncolatának leggyengébb láncszeme határozza meg. Azonban, mint utóbb kiderült, nemcsak hiányosság, hanem egy tényező túllépése is korlátozhatja, például a termés esők miatti pusztulását, a talaj műtrágyával való túltelítettségét stb. Azt a koncepciót, hogy a minimum mellett a maximum is korlátozó tényező lehet, 70 évvel Liebig után vezette be W. Shelford amerikai zoológus, aki megfogalmazta a tolerancia törvényét. Alapján A tolerancia törvénye szerint egy populáció (organizmus) gyarapodásának korlátozó tényezője lehet a környezeti hatás minimuma és maximuma, és a közöttük lévő tartomány határozza meg a tűrőképesség mértékét (tűrési határt) vagy az ökológiai vegyértéket. a szervezet ehhez a faktorhoz ((lásd Függelék 3. ábra).

A környezeti tényező kedvező tartományát ún optimális zóna (normál tevékenység). Minél nagyobb a faktor eltérése az optimumtól, ez a faktor annál inkább gátolja a populáció élettevékenységét. Ezt a tartományt ún elnyomás zónája . A faktor maximális és minimális tolerált értéke olyan kritikus pont, amelyen túl egy szervezet vagy populáció létezése már nem lehetséges.

A tolerancia törvényének megfelelően minden anyag- vagy energiatöbblet szennyezés forrásának bizonyul. Így a víztöbblet még a száraz területeken is káros, és a víz gyakori szennyezőanyagnak tekinthető, bár optimális mennyiségben egyszerűen szükséges. Különösen a felesleges víz akadályozza meg a normál talajképződést a csernozjom zónában.

Azokat a fajokat, amelyek létezése szigorúan meghatározott környezeti feltételeket igényel, stenobiotikusnak, az ökológiai környezethez széles körű paraméterváltozással alkalmazkodó fajokat euribiotikusnak nevezzük.

A törvények közül, amelyek meghatározzák az egyén vagy egyén kölcsönhatását környezetével, kiemeljük a környezeti feltételeknek egy szervezet genetikai előre meghatározottságával való összhangjának szabálya . Azt állítja hogy egy élőlényfaj addig és amennyiben az őt körülvevő természeti környezet megfelel azoknak a genetikai lehetőségeknek, amelyek e faj ingadozásaihoz és változásaihoz való alkalmazkodását lehetővé teszik.

Abiotikus élőhelytényezők

Az abiotikus tényezők olyan élettelen természeti tulajdonságok, amelyek közvetlenül vagy közvetve hatással vannak az élő szervezetekre. ábrán. Az 5. ábra (lásd Függelék) az abiotikus tényezők osztályozását mutatja be. Kezdjük azzal éghajlati tényezők külső környezet.

A hőmérséklet a legfontosabb éghajlati tényező. Meghatározza az élőlények anyagcseréjének intenzitását és földrajzi eloszlását. Bármely szervezet képes élni egy bizonyos hőmérsékleti tartományon belül. És bár ezek az intervallumok különböző típusú organizmusok (eurytermikus és stenotermális) esetében eltérőek, legtöbbjük számára viszonylag kicsi az optimális hőmérsékleti zóna, amelyen a létfontosságú funkciók a legaktívabban és leghatékonyabban működnek. A hőmérsékleti tartomány, amelyben élet létezhet, körülbelül 300 C: -200 és +100 °C között. De a legtöbb faj és a tevékenység nagy része még szűkebb hőmérsékleti tartományra korlátozódik. Bizonyos organizmusok, különösen a nyugalmi állapotban lévők, nagyon alacsony hőmérsékleten legalább egy ideig túlélnek. Bizonyos típusú mikroorganizmusok, főleg baktériumok és algák, a forrásponthoz közeli hőmérsékleten képesek élni és szaporodni. A meleg forrásbaktériumok felső határa 88 C, a kékalgák esetében 80 C, a legellenállóbb halak és rovarok esetében pedig körülbelül 50 C. A faktor felső határa általában kritikusabb, mint a alacsonyabbak, bár sok, a toleranciatartomány felső határa közelében lévő élőlény hatékonyabban működik.

A vízi állatokban a hőmérséklet-tűrés tartománya általában szűkebb, mint a szárazföldi állatoké, mivel a víz hőmérséklet-ingadozási tartománya kisebb, mint a szárazföldön.

Így a hőmérséklet fontos és nagyon gyakran korlátozó tényező. A hőmérsékleti ritmusok nagymértékben szabályozzák a növények és állatok szezonális és napi tevékenységét.

Csapadék és a páratartalom a fő mért mennyiség e tényező vizsgálata során. A csapadék mennyisége elsősorban a légtömegek nagy mozgásának útjától és jellegétől függ. Például az óceán felől fújó szelek a nedvesség nagy részét az óceán felé néző lejtőkön hagyják, "esőárnyékot" hagyva a hegyek mögött, hozzájárulva a sivatag kialakulásához. A szárazföld belseje felé haladva a levegőben bizonyos mennyiségű nedvesség halmozódik fel, és a csapadék mennyisége ismét megnő. A sivatagok általában magas hegyláncok mögött vagy olyan partok mentén helyezkednek el, ahol a szelek a szárazföldi hatalmas területekről fújnak, nem pedig az óceánból, például a délnyugat-afrikai Nami-sivatagból. A csapadék évszakonkénti megoszlása ​​rendkívül fontos korlátozó tényező az élőlények számára.

páratartalom - a levegő vízgőztartalmát jellemző paraméter. Az abszolút páratartalom az egységnyi levegő térfogatára jutó vízgőz mennyisége. A levegő által visszatartott gőz mennyiségének hőmérséklettől és nyomástól való függésével kapcsolatban bevezették a relatív páratartalom fogalmát - ez a levegőben lévő gőznek a telítőgőzhöz viszonyított aránya adott hőmérsékleten és nyomáson. Mivel a természetben a páratartalom napi ritmusa van - éjszaka növekszik és nappal csökken, valamint függőleges és vízszintes ingadozása, ez a tényező a fény és a hőmérséklet mellett fontos szerepet játszik az élőlények aktivitásának szabályozásában. Az élő szervezetek rendelkezésére álló felszíni vízellátás az adott területen lehullott csapadék mennyiségétől függ, de ezek az értékek nem mindig azonosak. Így a földalatti források felhasználásával, ahol a víz más területekről érkezik, az állatok és a növények több vizet kaphatnak, mint amennyi csapadékkal bevitt. Ezzel szemben az esővíz néha azonnal elérhetetlenné válik az élőlények számára.

Napsugárzás különböző hosszúságú elektromágneses hullámok. Az élő természet számára feltétlenül szükséges, hiszen ez a fő külső energiaforrás. Nem szabad megfeledkezni arról, hogy a Nap elektromágneses sugárzásának spektruma igen széles, frekvenciatartományai pedig többféleképpen hatnak az élő anyagokra.

Az élő anyagok esetében fontosak a fény minőségi jelei - a hullámhossz, az intenzitás és az expozíció időtartama.

ionizáló sugárzás kiüti az elektronokat az atomokból, és más atomokhoz köti, pozitív és negatív ionpárokat képezve. Forrása a kőzetekben található radioaktív anyagok, ráadásul az űrből származik.

A különböző típusú élőlények nagymértékben különböznek attól, hogy képesek ellenállni a nagy dózisú sugárterhelésnek. A legtöbb tanulmány adatai szerint a gyorsan osztódó sejtek a legérzékenyebbek a sugárzásra.

A magasabb rendű növényekben az ionizáló sugárzásra való érzékenység egyenesen arányos a sejtmag méretével, vagy inkább a kromoszómák térfogatával vagy a DNS-tartalommal.

A gáz összetétele a légkör is fontos éghajlati tényező. Körülbelül 3-3,5 milliárd évvel ezelőtt a légkör nitrogént, ammóniát, hidrogént, metánt és vízgőzt tartalmazott, és nem volt benne szabad oxigén. A légkör összetételét nagyrészt a vulkáni gázok határozták meg. Az oxigénhiány miatt nem volt ózonszűrő, amely elzárta volna a nap ultraibolya sugárzását. Idővel az abiotikus folyamatok hatására a bolygó légkörében elkezdett felhalmozódni az oxigén, megindult az ózonréteg kialakulása.

Szél még a növények megjelenését is megváltoztathatja, különösen azokon az élőhelyeken, például az alpesi zónákban, ahol más tényezők korlátozó hatásúak. Kísérletileg kimutatták, hogy nyílt hegyvidéki élőhelyeken a szél korlátozza a növények növekedését: amikor falat építettek, hogy megvédje a növényeket a széltől, a növények magassága megnőtt. A viharok nagy jelentőséggel bírnak, bár cselekvésük pusztán helyi jellegű. A hurrikánok és a közönséges szelek nagy távolságokra szállíthatják az állatokat és a növényeket, és ezáltal megváltoztathatják a közösségek összetételét.

Légköri nyomás , úgy tűnik, nem korlátozó tényezője a közvetlen cselekvésnek, de közvetlenül összefügg az időjárással és az éghajlattal, amelyek közvetlen korlátozó hatással bírnak.

A vízviszonyok sajátos élőhelyet teremtenek az élőlények számára, amely elsősorban sűrűségében és viszkozitásában különbözik a szárazfölditől. Sűrűség víz körülbelül 800-szor, és viszkozitás körülbelül 55-ször magasabb, mint a levegőé. Együtt sűrűség és viszkozitás A vízi környezet legfontosabb fizikai és kémiai tulajdonságai: hőmérsékleti rétegződés, azaz a víztest mélysége mentén és időszakos hőmérsékletváltozás a hőmérséklet időbeli változásai, szintén átláthatóság víz, amely meghatározza a felszín alatti fényviszonyokat: a zöld és lila algák, a fitoplankton és a magasabb rendű növények fotoszintézise az átlátszóságtól függ.

A légkörhöz hasonlóan fontos szerepet játszik gázösszetétel vízi környezet. A vízi élőhelyeken a vízben oldott és ezért az élőlények számára elérhető oxigén, szén-dioxid és egyéb gázok mennyisége az idő múlásával nagymértékben változik. A magas szervesanyag-tartalmú víztestekben az oxigén a legfontosabb korlátozó tényező.

Savasság - a hidrogénionok koncentrációja (pH) - szorosan összefügg a karbonátrendszerrel. A pH-érték 0 és 14 között változik: pH=7-nél a közeg semleges, pH-n<7 - кислая, при рН>7 - lúgos. Ha a savasság nem közelíti meg a szélsőséges értékeket, akkor a közösségek képesek kompenzálni ennek a tényezőnek a változását - a közösség pH-tartományának toleranciája igen jelentős. Az alacsony pH-jú vizek kevés tápanyagot tartalmaznak, így a termelékenység rendkívül alacsony.

Sótartalom - karbonátok, szulfátok, kloridok stb. - egy másik jelentős abiotikus tényező a víztestekben. Az édesvizekben kevés só található, ennek körülbelül 80%-a karbonát. A világtengerek ásványianyag-tartalma átlagosan 35 g/l. A nyílt óceáni élőlények általában stenohalin, míg a part menti brakkvíz élőlényei általában eurihalin jellegűek. A legtöbb tengeri élőlény testnedvében és szöveteiben a sókoncentráció izotóniás a tengervíz sókoncentrációjával, így nincs probléma az ozmoregulációval.

Folyam nemcsak a gázok és tápanyagok koncentrációját befolyásolja nagymértékben, hanem közvetlenül korlátozó tényezőként is hat. Számos folyami növény és állat morfológiai és fiziológiai szempontból különleges módon alkalmazkodott a patakban elfoglalt helyének megőrzéséhez: jól meghatározott tűréshatárai vannak az áramlási tényezővel szemben.

hidrosztatikus nyomás az óceánban nagy jelentősége van. 10 m-es vízbe merítéssel a nyomás 1 atm-rel (105 Pa) nő. Az óceán legmélyebb részén a nyomás eléri az 1000 atm-t (108 Pa). Sok állat képes elviselni a hirtelen nyomásingadozásokat, különösen, ha nincs szabad levegő a testében. Ellenkező esetben gázembólia alakulhat ki. A nagy mélységekre jellemző magas nyomások általában gátolják a létfontosságú folyamatokat.

A talaj .

A talaj egy anyagréteg, amely a földkéreg szikláinak tetején fekszik. Az orosz tudós - Vaszilij Vasziljevics Dokuchaev természettudós 1870-ben volt az első, aki a talajt dinamikus, nem pedig inert környezetnek tekintette. Bebizonyította, hogy a talaj folyamatosan változik, fejlődik, aktív zónájában kémiai, fizikai és biológiai folyamatok mennek végbe. A talaj az éghajlat, a növények, az állatok és a mikroorganizmusok összetett kölcsönhatásának eredményeként jön létre. A talaj összetétele négy fő szerkezeti komponensből áll: ásványi bázis (általában a teljes talajösszetétel 50-60%-a), szerves anyag (legfeljebb 10%), levegő (15-25%) és víz (25-30%). ).

A talaj ásványi váza - az anyakőzetből annak mállása következtében keletkezett szervetlen komponens.

szerves anyag a talaj az elhalt élőlények, azok részei és ürülékei bomlásával jön létre. A nem teljesen lebomlott szerves maradványokat alomnak, a bomlás végtermékét - egy amorf anyagot, amelyben már nem lehet felismerni az eredeti anyagot - humusznak nevezik. A humusz fizikai és kémiai tulajdonságainak köszönhetően javítja a talaj szerkezetét és levegőzését, valamint növeli a víz- és tápanyagmegtartó képességet.

A talajban számos növényi és állati szervezet él, amelyek befolyásolják annak fizikai-kémiai tulajdonságait: baktériumok, algák, gombák vagy protozoák, férgek és ízeltlábúak. Biomasszájuk különböző talajokban (kg/ha): baktériumok 1000-7000, mikroszkopikus gombák 100-1000, algák 100-300, ízeltlábúak 1000, férgek 350-1000.

A fő topográfiai tényező a tengerszint feletti magasság. A magassággal csökkennek az átlaghőmérsékletek, nő a napi hőmérsékletkülönbség, nő a csapadék mennyisége, a szél sebessége és a sugárzás intenzitása, csökken a légköri nyomás és a gázkoncentráció. Mindezek a tényezők hatással vannak a növényekre és az állatokra, vertikális zónát okozva.

hegyvonulatok éghajlati akadályként szolgálhat. A hegyek akadályként is szolgálnak az élőlények terjedésének és vándorlásának útjában, és korlátozó szerepet játszhatnak a fajképződési folyamatokban.

Egy másik topográfiai tényező az lejtős kitettség . Az északi féltekén a déli fekvésű lejtők több napfényt kapnak, így itt magasabb a fényerősség és a hőmérséklet, mint a völgyek alján és az északi kitettség lejtőin. A déli féltekén fordított a helyzet.

Fontos megkönnyebbülési tényező is lejtő meredeksége . A meredek lejtőket gyors vízelvezetés és talajerózió jellemzi, ezért itt vékonyak és szárazabbak a talajok.

Abiotikus körülményekre a környezeti tényezők élő szervezetekre gyakorolt ​​hatásának minden figyelembe vett törvénye érvényes. E törvények ismerete lehetővé teszi számunkra, hogy megválaszoljuk a kérdést: miért különbözik a bolygó különböző régióiban egymástól ökoszisztémák? Ennek fő oka az egyes régiók abiotikus körülményeinek sajátossága.

Biotikus kapcsolatok és a fajok szerepe az ökoszisztémában

Az egyes fajok elterjedési területeit és élőlények számát nemcsak a külső élettelen környezet körülményei korlátozzák, hanem a más fajok élőlényeivel való kapcsolatuk is. Egy szervezet közvetlen életkörnyezete az biotikus környezet , és ennek a környezetnek a tényezőit ún biotikus . Az egyes fajok képviselői olyan környezetben tudnak létezni, ahol a más élőlényekkel való kapcsolatok normális életkörülményeket biztosítanak számukra.

Tekintsük a különféle típusú kapcsolatok jellemző vonásait.

Verseny a természet legátfogóbb kapcsolattípusa, amelyben az élethez szükséges feltételekért küzdő két populáció vagy két egyed egymásra hat. negatív .

Verseny lehet intraspecifikus és interspecifikus .

Intrafajlagos harc zajlik az azonos faj egyedei között, a fajok közötti versengés a különböző fajok egyedei között. A versengő interakciók életteret, élelmet vagy tápanyagokat, fényt, menedéket és sok más létfontosságú tényezőt foglalhatnak magukban.

Fajközi a versengés, függetlenül attól, hogy min alapul, vagy két faj közötti egyensúly kialakulásához vezethet, vagy az egyik faj populációjának egy másik populációjával való felváltásához, vagy ahhoz, hogy az egyik faj a másikat egy másik helyre kiszorítsa vagy rákényszerítse. áttérni más erőforrások használatára. Elhatározta, hogy két ökológiai szempontból és szükségleteikben azonos faj nem tud együtt élni egy helyen, és előbb-utóbb az egyik versenytárs kiszorítja a másikat. Ez az úgynevezett kizárási elv vagy a Gause-elv.

Mivel egy ökoszisztéma szerkezetében a táplálékkölcsönhatások dominálnak, a táplálékláncban a fajok közötti interakció legjellemzőbb formája az ragadozás , amelyben az egyik faj egyede, az úgynevezett ragadozó egy másik faj élőlényeivel (vagy szervezetrészeivel) táplálkozik, amelyet prédának neveznek, és a ragadozó a zsákmánytól elkülönítve él. Ilyenkor állítólag a két faj ragadozó-zsákmány kapcsolatban áll egymással.

Semlegességi politika - ez egy olyan típusú kapcsolat, amelyben egyik populáció sincs hatással a másikra: nincs hatással a populációinak egyensúlyi növekedésére, sűrűségére. A valóságban azonban meglehetősen nehéz természetes körülmények között végzett megfigyelések és kísérletek segítségével igazolni, hogy két faj teljesen független egymástól.

Összegezve a biotikus kapcsolatok formáinak mérlegelését, a következő következtetéseket vonhatjuk le:

1) az élő szervezetek közötti kapcsolatok az élőlények mennyiségének és térbeli eloszlásának egyik fő szabályozója a természetben;

2) az élőlények közötti negatív kölcsönhatások a közösség fejlődésének kezdeti szakaszában vagy zavart természeti körülmények között jelennek meg; az újonnan alakult vagy új társulásokban az erős negatív kölcsönhatások valószínűsége nagyobb, mint a régi asszociációkban;

3) az ökoszisztémák evolúciós és fejlődési folyamatában tendencia mutatkozik a negatív kölcsönhatások szerepének csökkentésére a pozitív kölcsönhatások rovására, amelyek növelik a kölcsönhatásban lévő fajok túlélését.

Mindezeket a körülményeket az embernek figyelembe kell vennie az ökológiai rendszerek és az egyes populációk kezelésére irányuló intézkedések meghozatalakor annak érdekében, hogy azokat saját érdekei szerint használja fel, és előre jelezze az ebben az esetben előforduló közvetett következményeket.

4. Az ökoszisztémák működése

Energia az ökoszisztémákban.

Emlékezzünk vissza, hogy az ökoszisztéma élő szervezetek halmaza, amelyek folyamatosan energiát, anyagot és információt cserélnek egymással és a környezettel. Tekintsük először az energiacsere folyamatát.

energia munkavégzésre való képességként határozzuk meg. Az energia tulajdonságait a termodinamika törvényei írják le.

A termodinamika első főtétele (eleje). vagy energiamegmaradás törvénye kimondja, hogy az energia egyik formából a másikba változhat, de nem tűnik el vagy nem jön létre újra.

A termodinamika második főtétele (eleje). vagy törvény Az entrópia kimondja, hogy zárt rendszerben az entrópia csak növekedhet. Alkalmazva energia az ökoszisztémákban a következő megfogalmazás kényelmes: az energia átalakulásával járó folyamatok csak akkor jöhetnek létre spontán módon, ha az energia koncentrált formából diffúz formába kerül, azaz lebomlik. A felhasználhatatlanná váló energia mennyiségének mértéke, vagy más módon a sorrend változásának mértéke, amely akkor következik be, amikor az energia leépül. entrópia . Minél magasabb a rendszer rendje, annál kisebb az entrópiája.

Így minden élő rendszer, beleértve az ökoszisztémát is, fenntartja létfontosságú tevékenységét, elsősorban annak köszönhetően, hogy a környezetben túl sok szabad energia (a Nap energiája) van jelen; másodszor, az alkotóelemek elrendezése révén képes felfogni és koncentrálni ezt az energiát, és felhasználásával a környezetbe juttatni.

Így először az energia felfogása, majd koncentrálása az egyik trofikus szintről a másikra való átmenettel egy élő rendszer rendezettségének, szerveződésének növekedését, vagyis entrópiájának csökkenését eredményezi.

Az ökoszisztémák energiája és termelékenysége

Tehát az élet egy ökoszisztémában annak köszönhető, hogy az egyik trofikus szintről a másikra továbbított energia szüntelenül áthalad az élő anyagon; ebben az esetben az energia állandó átalakulása egyik formából a másikba. Ráadásul az energia átalakulása során egy része hő formájában elvész.

Ekkor felmerül a kérdés: milyen mennyiségi arányban, arányban legyenek az ökoszisztémában a különböző trofikus szintű közösség tagjai egymás között, hogy energiaigényüket kielégíthessék?

A teljes energiatartalék a szerves anyag - biomassza - tömegében összpontosul, ezért a szerves anyagok képződésének és pusztulásának intenzitását minden szinten az energia ökoszisztémán való áthaladása határozza meg (a biomassza mindig kifejezhető energiaegységekben ).

A szerves anyagok képződésének sebességét termelékenységnek nevezzük. Különbséget kell tenni az elsődleges és a másodlagos termelékenység között.

Bármely ökoszisztémában biomassza keletkezik és megsemmisül, és ezeket a folyamatokat teljes mértékben az alsó trofikus szint - a termelők - élete határozza meg. Minden más élőlény csak a növények által már létrehozott szerves anyagokat fogyasztja, ezért az ökoszisztéma összterméke nem tőlük függ.

Magas biomassza-termelés figyelhető meg természetes és mesterséges ökoszisztémákban, ahol az abiotikus tényezők kedvezőek, és különösen akkor, ha kívülről többletenergiát szolgáltatnak, ami csökkenti a rendszer saját életfenntartási költségeit. Ez a többletenergia sokféle formában jelentkezhet, például megművelt területen, fosszilis tüzelőanyag-energia és egy személy vagy állat által végzett munka formájában.

Tehát ahhoz, hogy egy ökoszisztémában az élőlények közösségének minden egyede energiával rendelkezzen, bizonyos mennyiségi arányra van szükség a termelők, a különböző rendű fogyasztók, a detritofágok és a lebontók között. Bármely élőlény, így a rendszer egészének életéhez azonban nem elég csak az energia, szükségszerűen be kell kapniuk az élőanyag molekuláinak felépítéséhez szükséges különféle ásványi összetevőket, mikroelemeket, szerves anyagokat.

Az elemek körforgása az ökoszisztémában

Kezdetben honnan származnak az élőanyagban a szervezet felépítéséhez szükséges összetevők? Ugyanazok a termelők szállítják őket az élelmiszerláncba. Szervetlen ásványi anyagokat és vizet vonnak ki a talajból, CO2-t a levegőből, a fotoszintézis során keletkező glükózból pedig biogének segítségével komplex szerves molekulákat építenek tovább - szénhidrátokat, fehérjéket, lipideket, nukleinsavakat, vitaminokat stb.

Ahhoz, hogy a szükséges elemek az élő szervezetek rendelkezésére álljanak, mindig rendelkezésre kell állniuk.

Ebben a kapcsolatban megvalósul az anyag megmaradásának törvénye. Kényelmes a következőképpen megfogalmazni: az atomok a kémiai reakciókban soha nem tűnnek el, nem képződnek és nem alakulnak át egymásba; csak átrendeződnek, hogy különböző molekulákat és vegyületeket képezzenek (energia egyidejű elnyelése vagy felszabadulása). Emiatt az atomok sokféle vegyületben felhasználhatók, és készletük soha nem merül ki. Pontosan ez történik a természetes ökoszisztémákban elemi ciklusok formájában. Ebben az esetben két ciklust különböztetnek meg: nagy (geológiai) és kicsi (biotikus).

A víz körforgása az egyik grandiózus folyamat a földgömb felszínén. Fontos szerepet játszik a geológiai és biotikus ciklusok összekapcsolásában. A bioszférában a víz, folyamatosan haladva egyik állapotból a másikba, kisebb és nagyobb ciklusokat végez. A víz elpárolgása az óceán felszínéről, a vízgőz lecsapódása a légkörben és a csapadék az óceán felszínén kis körforgást alkotnak. Ha a vízgőzt a légáramlatok a földre szállítják, a körfolyamat sokkal bonyolultabbá válik. Ebben az esetben a csapadék egy része elpárolog és visszakerül a légkörbe, a másik része folyókat és tározókat táplál, de végül folyami és földalatti lefolyással ismét visszatér az óceánba, és ezzel egy nagy ciklust teljesít. A vízkörforgás egyik fontos tulajdonsága, hogy a litoszférával, a légkörrel és az élőanyaggal kölcsönhatásba lépve összekapcsolja a hidroszféra minden részét: az óceánt, a folyókat, a talajnedvességet, a talajvizet és a légköri nedvességet. A víz minden élőlény nélkülözhetetlen alkotóeleme. A talajvíz, amely áthatol a növény szövetein a transzspiráció során, ásványi sókat hoz magával, amelyek maguk a növények létfontosságú tevékenységéhez szükségesek.

Összefoglalva az ökoszisztémák működésének törvényszerűségeit, ismételten fogalmazzuk meg főbb rendelkezéseiket:

1) a természetes ökoszisztémák a nem szennyező ingyenes napenergia rovására léteznek, amelynek mennyisége túlzott és viszonylag állandó;

2) az energia és az anyag átadása az ökoszisztémában élő szervezetek közösségén keresztül a tápláléklánc mentén történik; egy ökoszisztémában az élőlények minden fajtája aszerint, hogy milyen funkciókat lát el ebben a láncban, termelőkre, fogyasztókra, detritofágokra és lebontókra osztódik – ez a közösség biotikus szerkezete; az élő szervezetek számának a trofikus szintek közötti mennyiségi aránya a közösség trofikus szerkezetét tükrözi, amely meghatározza az energia és az anyag közösségen való áthaladásának sebességét, vagyis az ökoszisztéma termelékenységét;

3) a természetes ökoszisztémák biotikus szerkezetüknél fogva korlátlan ideig stabil állapotot tartanak fenn anélkül, hogy az erőforrások kimerülésétől és saját hulladékuk általi szennyezéstől szenvednének; az erőforrások megszerzése és a hulladéktól való megszabadulás az összes elem körforgásán belül történik.

5. Emberi hatás az ökoszisztémára.

Az ember természeti környezetére gyakorolt ​​hatása a kérdés tanulmányozásának céljától függően különböző szempontok szerint vizsgálható. Szempontból ökológia Érdekes megvizsgálni az emberi hatást az ökológiai rendszerekre abból a szempontból, hogy az emberi cselekvések megfelelnek-e vagy ellentmondásosak-e a természetes ökoszisztémák működésének objektív törvényeivel. A bioszféra nézete alapján, mint globális ökoszisztéma, a bioszférában végbemenő emberi tevékenységek sokfélesége változásokhoz vezet: a bioszféra összetétele, ciklusai és az alkotó anyagok egyensúlya; a bioszféra energiaegyensúlya; élővilág. Ezeknek a változásoknak az iránya és mértéke olyan, hogy az ember maga adott nevet nekik. ökológiai válság. A modern ökológiai válságot a következő megnyilvánulások jellemzik:

A bolygó éghajlatának fokozatos változása a légkörben lévő gázok egyensúlyának megváltozása miatt;

A bioszférikus ózonszűrő általános és helyi (pólusok feletti, különálló földterületek) pusztítása;

A Világóceán szennyezése nehézfémekkel, összetett szerves vegyületekkel, olajtermékekkel, radioaktív anyagokkal, a vizek telítettsége szén-dioxiddal;

Az óceán és a szárazföldi vizek közötti természetes ökológiai kapcsolatok megszakadása a folyók gátak építése következtében, ami a szilárd lefolyás, az ívási útvonalak stb. megváltozásához vezet;

Légkörszennyezés savas csapadék képződésével, erősen mérgező anyagok kémiai és fotokémiai reakciók eredményeként;

A szárazföldi vizek, ezen belül az ivóvízellátásra használt folyóvizek szennyezése erősen mérgező anyagokkal, beleértve a dioxinokat, nehézfémeket, fenolokat;

A bolygó elsivatagosodása;

A talajréteg leromlása, a mezőgazdaságra alkalmas termőföldek területének csökkentése;

Egyes területek radioaktív szennyeződése radioaktív hulladékok elhelyezésével, ember okozta balesetekkel stb. kapcsolatban;

Háztartási szemét és ipari hulladék, különösen gyakorlatilag le nem bomló műanyagok felhalmozódása a föld felszínén;

A trópusi és boreális erdők területének csökkentése, ami a légköri gázok egyensúlyának felborulásához vezet, beleértve a bolygó légkörében az oxigénkoncentráció csökkenését;

A felszín alatti tér szennyezése, beleértve a talajvizet is, ami vízellátásra alkalmatlanná teszi, és veszélyezteti a litoszféra még kevéssé vizsgált életét;

Az élő anyag fajainak tömeges és gyors, lavinaszerű eltűnése;

A lakott területek, elsősorban urbanizált területek lakókörnyezetének romlása;

Az emberi fejlődéshez szükséges természeti erőforrások általános kimerülése és hiánya;

Az élőlények méretének, energia- és biogeokémiai szerepének megváltoztatása, táplálékláncok átalakítása, egyes élőlényfajták tömeges szaporodása;

Az ökoszisztémák hierarchiájának megsértése, a rendszer egységességének növekedése a bolygón.

Következtetés

Amikor a huszadik század hatvanas éveinek közepén a környezeti problémák a világközösség figyelmének középpontjába kerültek, felmerült a kérdés: mennyi ideje van még hátra az emberiségnek? Mikor kezdi learatni környezete elhanyagolása jutalmát? A tudósok kiszámították: 30-35 év múlva. Ez az idő eljött. Egy emberi tevékenység által kiváltott globális környezeti válságnak lehettünk tanúi. Ugyanakkor az elmúlt harminc év nem volt hiábavaló: szilárdabb tudományos alapot teremtettek a környezeti problémák megértéséhez, minden szinten megalakultak a szabályozó testületek, számos társadalmi környezetvédelmi csoport szerveződött, hasznos törvények és rendeletek születtek. elfogadták, és néhány nemzetközi megállapodást is kötöttek.

Azonban elsősorban a következményeket szüntetik meg, nem pedig a jelenlegi helyzet okait. Például az emberek egyre több szennyezéscsökkentő terméket használnak az autókon, és egyre több olajat próbálnak kitermelni, ahelyett, hogy megkérdőjeleznék a túlzott igények kielégítésének szükségességét. Az emberiség reménytelenül igyekszik megmenteni több fajt a kihalástól, figyelmen kívül hagyva saját populációrobbanását, amely eltörli a természetes ökoszisztémákat a föld színéről.

Az oktatóanyagban tárgyalt anyag fő következtetése meglehetősen egyértelmű: a természeti elvekkel és törvényekkel ellentétes rendszerek instabilok . A megőrzésükre tett kísérletek egyre költségesebbek és bonyolultabbak, és amúgy is kudarcra vannak ítélve.

A hosszú távú döntések meghozatalához oda kell figyelni a fenntartható fejlődést meghatározó elvekre, nevezetesen:

a népesség stabilizálása;

energia- és erőforrás-takarékosabb életmódra való átállás;

környezetbarát energiaforrások fejlesztése;

hulladékszegény ipari technológiák létrehozása;

hulladék újrahasznosítása;

kiegyensúlyozott mezőgazdasági termelés kialakítása, amely nem meríti ki a talaj- és vízkészleteket, nem szennyezi a földet és az élelmiszereket;

a biológiai sokféleség megőrzése a bolygón.

Bibliográfia

1. Nebel B. Tudomány a környezetről: Hogyan működik a világ: 2 kötetben - M.: Mir, 1993.

2. Odum Yu. Ökológia: 2 kötetben - M .: Mir, 1986.

3. Reimers N. F. A természet és az emberi környezet védelme: Szótár-kézikönyv. - M.: Felvilágosodás, 1992. - 320 p.

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

5. M.: Felső. iskola, 1988. - 272 p.

Az iskolai és egyetemi kurzusban szükségszerűen figyelembe kell venni az ökoszisztémák, a biocenózisok, a populációk, a közösségek fogalmát, főbb tulajdonságait. Ezekről a meghatározásokról és az objektumok lényegéről a biológia és az ökológia keretein belül adunk ötletet. Gyakran ilyen fogalmakat is említenek a földrajzban. A modern tudomány úgy véli, hogy a minket körülvevő világ természete egy integrált rendszer. Nem számít, milyen a környezete - víz vagy szárazföldi élet.

Elméleti megközelítés

Az ökoszisztéma tulajdonságait, a biogeocenózist egy összetett rendszerekkel foglalkozó általános tudomány keretein belül vizsgálják. Ennek az irányzatnak az alapítója L. von Bertalanffy volt, aki a XX. A negyvenes évek vége táján több olyan munkája jelent meg, amelyek a minket körülvevő világ számos problémájának szisztematikus megközelítésének lehetőségét fontolgatták. Korunkban az általa kidolgozott elmélet egyre jelentősebbé válik a természeti válság és az antropomorf hatások hátterében.

Általános elmélet

Egy ökoszisztéma szerkezetét és tulajdonságait figyelembe véve először is fontos meghatározni, hogy elvileg miről is beszélünk. A rendszer az egymással összekapcsolt és kölcsönhatásban lévő komponensek kijelölésére szolgál, amelyek egy integrált objektumot alkotnak. Az egészen szokás érteni a számos elem alkotta egységet, amelyet szigorúan meghatározott szerkezet, azaz az egyes részek sajátos helyzete és a kölcsönös befolyás szigorúan meghatározott jellege különböztet meg.

Az ökoszisztéma legfontosabb tulajdonságai:

• integráció;
• elkülönítés;
• sértetlenség;
• egyensúly;
• stabilitás;
• irányíthatóság;
• ellenállás;
• megjelenése.

megjelenése

Ezt a kifejezést általában a természetes ökoszisztémák univerzális tulajdonságaként értelmezik, ami megmagyarázza, hogy a közösség nem a rendszerbe egyesített összetevők minőségeinek és jellemzőinek egyszerű összegzése. Az elemek összekapcsolásakor olyan funkcionális skálaegységek jelennek meg, amelyek saját egyedi jellemzőkkel rendelkeznek, amelyek nem jellemzőek az előző szintre, vagyis az első komponensekre. Az új kialakuló tulajdonságok csak az egységet alkotó részek ismerete alapján előre nem jelezhetők.

Az ökológusok azt mondják, hogy a kialakuló tulajdonságok szinte az ökoszisztéma fő tulajdonságai. Ezeket az elemek egymásra gyakorolt ​​kölcsönös hatása indítja el, feltéve, hogy az összetevők jellege megmarad. Ha ezeket a tulajdonságokat figyelembe vesszük, a rendszer tanulmányozása az összes benne lévő elem teljes és részletes ismerete nélkül is lehetséges. Ez különösen fontos az ökológia számára, amely olyan rendszereket vesz figyelembe, amelyek több ezer és ezer elemet kombinálnak egyszerre. Jelenleg egyszerűen nem lehet mindegyiket alaposan megvizsgálni. A tudósok feladata az integrál tulajdonságok világos meghatározása. Ehhez feltárul a pusztítás, a különböző szintekhez viszonyított termelés, a biomassza összesen. De nem mintákat keresnek, főleg, ha nem a rendszer egészét írják le. Fontos, hogy csak olyan folyamatokról legyen elképzelésünk, amelyek a jövőt befolyásolják, és előre láthatóak.

Bátorság

Az ökoszisztéma ezen tulajdonsága és egy ilyen objektum szerkezete szorosan összefügg. A bent lezajló folyamatok által szabályozott objektumok kapcsán szokás a kiindulóponthoz való visszatérés lehetőségéről beszélni. A jelenség leírásának alaptörvénye a Le Chatelier-Brown elmélet, amely szerint a stabil helyzetből való kilépést kiváltó külső hatás egyensúlyi eltolódáshoz vezet, aminek következtében a külső tényező gyengül.

Figyelembe véve az ökoszisztémák tulajdonságait és funkcióit, mind a közvetlen, mind az inverz összefüggések jelenlétével számolni kell. Közvetlenül szokás megérteni azokat a helyzeteket, amikor az egyik elem közvetlenül befolyásolja a másodikat, de ez nem okoz fordított reakciót. Válaszhatás jelenlétében visszajelzés rögzíthető. Minden modern ökoszisztémával kapcsolatban a visszacsatolás rendkívül fontos jelenség, amely meghatározza a reziliencia szintjét és a további fejlődés lehetőségét. Pozitív, negatív típusú visszajelzések kiosztása.

Visszacsatolás

Az ökoszisztéma fogalmának és tulajdonságainak elemzése során mindenképpen figyelni kell azokra a visszacsatolásokra, amelyeket a folyamat vált ki, és annak azonos irányú mozgását serkenti. Pozitívnak számítanak. Tehát, ha egy erdőt kivágnak, a terület mocsárrá válik, ahol hamarosan aktívan fejlődik a nedvességet felhalmozó sphagnum mohák populációja. Ez még nagyobb vizesedéshez vezet.

A negatív visszacsatolás az ökoszisztéma egyik fő tulajdonsága, amely azt mutatja, hogy egy bizonyos első elemnek a másodikkal ellentétes hatása van. A természetben ez a fajta kapcsolat fordul elő leggyakrabban, és joggal tekintik a legfontosabbnak az ökológiában. Klasszikus példa a külvilágból a ragadozó és tápláléka közötti kapcsolat. Ha a zsákmánypopuláció növekszik, a ragadozóknak több táplálékuk van, vagyis a szaporodás feltételei megjelennek, a szám növekszik. Ez serkenti a zsákmány aktív pusztítását, a táplálkozási feltételek negatívvá válnak, és csökken a ragadozó állat születési aránya. Fokozatosan csökken a vadászok száma, csökken az áldozatra nehezedő nyomás, és a kör újra kezdődik. Ezt az önszabályozási logikát dinamikus egyensúlynak nevezzük. A környezet megóvásának kulcsa ennek a jelenségnek a fennmaradása.

Rendszerek: mik ezek?

Jelenleg az ökoszisztémák főbb tulajdonságaira összpontosítva szokás ezeket három nagy csoportra osztani:

• izolált;
• zárva;
• nyisd ki.

Az előbbieknek szigorúan meghatározott határai vannak, az energia és az anyag nem halad át rajtuk ki és be. Ilyen rendszerek csak mesterséges körülmények között jöhetnek létre. A zárt közé tartoznak azok, amelyeknek csak energiacseréje van a külvilággal. Végül a harmadik csoport az ökológiai rendszerek, amelyek energiát és anyagot cserélnek a térrel. Ezek természetes rendszerek.

Az elmélet relevanciája

Meg lehet-e nevezni az ökoszisztémák egy speciális tulajdonságát? A tudósok már régen megállapították, hogy az általános rendszerelmélet a környezettudomány fontos aspektusa, amely lehetővé teszi egy alapvetően új módszertan kialakítását. Rendszerelemzésnek hívják. E megközelítés keretein belül a természet tárgyai, a minket körülvevő világ egy kutatócsoport számára kitűzött célok figyelembevételével azonosított rendszerek. A rendszer egy integrált objektum, ugyanakkor számos komponens komplex kombinációjának tekinthető.

A rendszerelemzés lehetővé teszi az ökoszisztéma tulajdonságainak meghatározását és az összes olyan kapcsolat azonosítását, amelyeknek köszönhetően egyetlen objektummá válik. A kutatómunka részeként a tudósok meghatározzák, hogy mely folyamatok irányítják a rendszert, hogyan kapcsolódik a körülötte lévő világhoz, és hogyan viselkedik valamilyen befolyásoló tényező jelenlétében. Fejlődési lehetőségek előrejelzése.

A paraméterekről

A bioszféra, mint globális ökoszisztéma tulajdonságainak, az alkotóelemek kisebb társulásainak leírásakor elengedhetetlen a kulcsparaméterek azonosítása és világos leírása. A legjelentősebbek a következők:

• korlátozások;
• az egyes komponensek tulajdonságai;
• az objektum egészének tulajdonságai;
• szerkezeti jellemzők;
• az összetevők, a rendszer rétegei kölcsönös hatásának jellemzői;
• a külvilág és a vizsgált lakosság kapcsolatának sajátosságai.

Mit szólnál részletesebben?

Egy ökoszisztéma tulajdonságait vizsgálva talán a legnehezebb a pontos határainak meghatározása. Ez egy olyan nehéz tulajdonság, amely nagymértékben összefügg az objektum integritásával. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a belső kötések erősebbek, mint a külsők. Csak ilyen körülmények között lehet az összetevők kombinációja stabil a környező világ negatív tényezőihez képest.

Azok a mutatók, amelyek lehetővé teszik a természetes összetevők kombinációjának mennyiségi és minőségi leírását, képet adnak mind az egyes összetevők, mind a rendszer egészének tulajdonságairól. A szerkezet pontos meghatározásához az időintervallumok és a tér figyelembevételével korrelálni kell a köztük keletkezett elemeket. Ez utóbbi az a szempont, amely alapján az objektum komponenseinek helyzeti sorrendjét meghatározzuk. Az idő olyan mutató, amely képet ad a rendszer állapotának változásáról, tükrözve annak fejlődését. A szerkezetből arra lehet következtetni, hogy mennyire erős a hierarchia az objektumban, mennyire vannak alárendelve a szintek egymásnak, hogyan szerveződik mindez együtt.

A linkekről és az elemekről

Az információ, az energia, az anyag cseréje a kommunikáció egyik formája egy összetett szerkezetű objektum és a körülötte lévő világ között. Sok szempontból ez a csere határozza meg a rendszer és a körülötte lévő tér interakciójának lényegét. Ha a rendszernek vannak kapcsolatai, akkor nyitott határokról beszélhetünk, ha nincsenek, akkor az objektum zártként értékelődik ki. Ugyanakkor meg kell érteni, hogy az ökoszisztéma nem csak szerves életformák, hanem minden, ami körülveszi őket, vagyis egy abiotikus környezet. Ezek az összetevők szorosan kapcsolódnak egymáshoz és folyamatosan kölcsönhatásban vannak. Ebben az összetett kölcsönös befolyásban jön létre az ökoszisztéma. Az ökoszisztémák egy speciális tulajdonságának megnevezése előtt mindenekelőtt egy kölcsönös szoros kapcsolat áll fenn, amely lehetővé teszi, hogy funkcionális integritásként beszéljünk erről az összetett objektumról, amelyet az okok és következmények közötti összefüggések jelenléte különböztet meg. Minden komponens befolyásolja egymást, előidézve a rendszerben megfigyelhető folyamatokat.

Az ökológiai rendszer tulajdonságai közvetlenül összefüggenek az anyagok keringésével. Például, ha megvizsgáljuk, hogy a legeltetés hatással lesz-e a talaj tulajdonságaira és az ökoszisztémára, akkor nyilvánvaló, hogy ezt biztosan megtaláljuk. A rendszereket alkotó elemek szerves anyagot, biológiai terméket képesek előállítani. A természetes szerkezetű objektum sajátossága az emberi erőfeszítéssel kialakított mesterségeshez képest, hogy a környezet stabilitása biztosítja a hosszú, korlátlan létezést. A természetes ökológiai rendszer elegendő erőforrással rendelkezik ahhoz, hogy megvédje magát a negatív külső tényezőktől. Tartalékai lehetővé teszik a funkciók, a struktúra állandóságának fenntartását. Minél nagyobb az ökológiai rendszer, annál több apró szerkezeti elem található benne, és még kisebb léptékű saját ökoszisztémáik vannak.

A méretekről

A rendszereket szokás megkülönböztetni:

• mikro;
• mezo;
• makró;
• globális.

Az első közé tartoznak a kis tárgyak - tavak, fatörzsek, akváriumok. A második szint - tavak és erdők, folyók és tavak. Makró - kontinensek, zónák. A globális a biológiai szféra, mint egyetlen objektum.

Feltételek és méretek

A szárazföldön megjelent és meglehetősen nagy méretű ökológiai rendszereket általában biomoknak nevezik, ha egy bizonyos szigorúan meghatározott földrajzi területet jellemeznek. Ide tartozik a sivatag, a tajga és hasonló területek. A biom egy összetett objektum. Számos kisebb léptékű ökológiai rendszert foglal magában, amelyek mindegyike szorosan összefügg egymással.

Az ökológiai rendszer két blokkjáról szokás beszélni, amelyek közül az egyik az egymással komplexen összefüggő állatpopulációk, a másik az élőhely és az azt alkotó tényezők. Az első az úgynevezett biocenosis, a második - ökotóp. Az ökoszisztéma a normában a vadon élő állatok egyik eleme, amely működik, és biocenózisból és abiotikus összetevőkből áll. Közöttük a kémiai komponensek állandó cseréje zajlik, a folyamatokhoz szükséges energiát a napfény biztosítja.

Szintézis és energia

Bolygónk élőlényeinek egyik legfontosabb típusa a fotoautotrófok, vagyis azok az élőlények, amelyek napenergia jelenlétében képesek ásványi anyagokból szerves anyagot előállítani. A fotoszintézis lehetővé teszi olyan anyagok előállítását, amelyeket aztán a növények energiaellátására használnak fel. Ezeknek az összetevőknek köszönhetően a növényi életformák képesek fenntartani funkcióikat és szaporodni. Ezenkívül a szerves anyag a fitomassza képződésének építőanyaga.

A heterotrófok gombák, baktériumok, nagyobb életformák, amelyek fotoautotrófok által létrehozott élelmiszerekkel táplálkoznak. A kapott komponenseket saját szöveteik felépítésére és az élethez szükséges energia előállítására használják. A heterotrófok metabolizmusa magában foglalja az energiatartalékok felszabadulását, az anyag mineralizációját, amely során foszfátok és nitrátok jelennek meg. Az ilyen termékek szükségesek az autotrófok életéhez. Így a kémiai vegyületek körforgása a minket körülvevő környezetben szerveződik.

Szerkezeti jellemzők

Az ökoszisztémák tulajdonságait sok szempontból egy adott objektum szerkezeti felépítésének sajátosságai határozzák meg. Számos minta írja le az egyes részek közötti kapcsolatokat. A különböző rendszerek eltérőek ezekben a szabályokban, de általában kétféle elem létezik - élő és élettelen. Az élőlények biota. A környezettel való kapcsolatukat leíró rendszer lehetővé teszi, hogy megfogalmazzuk, mi az ökológiai rendszerszerkezet.

Általában az összetétel és a szerkezet meghatározásakor figyelmet fordítanak a következőkre:

• szervetlen anyagok;
• szerves anyagok;
• levegő, víz, szubsztrát;
• termelők;
• fogyasztók;
• rombolók.

Ez miről szól?

A szervetlenek közé tartoznak az ásványi anyagok, kémiai összetevők, amelyek részt vesznek az anyagcserében. A szerves anyagok zsírok, fehérjeszerkezetek, szénhidrátmolekulák. A környezet nemcsak a levegőt és a talajt foglalja magában, hanem az éghajlatot és annak jellemzőit, fizikai tényezőket (például hőmérsékletet) is. Szokás a termelőket az autotrófok közé sorolni, amelyek egyszerű szervetlen anyagokból képesek szerves anyagot előállítani napenergia felhasználásával. Bolygónk fő termelői az algák, a zöld növények és néhány baktérium.

A fogyasztók húsevők és növényevők. Egyszóval ide tartoznak a különféle heterotrófok, állatok, amelyek különféle organizmusokat esznek. Végül a destruktorok heterotrófok, amelyek képesek az elhalt szerves anyagok feldolgozására. Leginkább ebbe a kategóriába tartoznak a gombák, baktériumok, bár a gerinctelennek több fajtája is létezik.

Ez kíváncsi

A szervetlen anyagok, szerves anyagok, kémiai, fizikai tényezők összességében biotópot alkotnak, vagyis egy ökoszisztéma elemét, amelynek nincs saját élete. A többi összetevő az élet, vagyis a biocenózis. A destruktorok, fogyasztók, termelők olyan objektumok, amelyek a rendszerstruktúrát alkotják. A termelők képesek felvenni az energiát, és ennek alapján kémiai kötéseket létrehozni, a fogyasztók pedig, akik élelmezésre használják fel az energiatartalékokat az életre fordítják. Az így elraktározott energiamennyiségek előbb-utóbb kimerítik magukat, a lény elpusztul, táplálékká válik a pusztító számára, képes az összetett szerves anyagokat ásványi anyagokká hasítani, amelyek táplálékai lehetnek a termelőknek. A ciklus megismétlődik.

Az ökológiai rendszer felépítése az élet három fő típusa közötti kölcsönös kapcsolatokat képviseli, amelyek a gázok, szilárd anyagok és folyadékok keringését biztosítják a bolygón. Feladatuk a napenergia feldolgozása. Az ökoszisztémák, függetlenül attól, hogy milyen környezetben helyezkednek el, mindig a termelők és a heterotrófok állandó kölcsönös hatását jelentik egymásra. Ugyanakkor létezik egy térfelosztás, amely szabályozza az interakció lehetőségeit. Azok a folyamatok, amelyekért az autotrófok felelősek, a legfelső rendszerszinten aktívak, amelyhez hozzáfér a napfényhez, míg a heterotrófok intenzívebbek az alsóbb rétegekben, ahol hozzáférnek az üledékekhez, a talajhoz és a szerves anyagok felhalmozódásához.

Téma 1.2. : Ökoszisztéma és tulajdonságai

Bevezetés……………………………………………………………………………………..3.

1. Ökoszisztéma – az ökológia alapfogalma ……………………………………………………4

2. Az ökoszisztéma biotikus szerkezete …………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………….

3. Környezeti tényezők ……………………………………………………………………….6

4. Az ökoszisztémák működése…………………………………………………………..12

5. Emberi hatás az ökoszisztémára……………………………………………………14

Következtetés ……………………………………………………………………………………….16

Hivatkozások…………………………………………………………………………….17

Bevezetés

Szó "ökológia" két görög szóból alakult ki: "oicos", ami házat, lakást jelent, és "logos" - tudomány, és szó szerint a ház, élőhely tudományát jelenti. Ezt a kifejezést először Ernst Haeckel német zoológus használta 1886-ban, és az ökológiát olyan tudásterületként határozta meg, amely a természet gazdaságtanát tanulmányozza – az állatok és az élő és élettelen természettel való általános kapcsolat vizsgálata, beleértve a barátságos és barátságtalan természetet. olyan kapcsolatok, amelyekkel az állatok és növények közvetlenül vagy közvetve érintkeznek. Az ökológiának ez a felfogása általánosan elismertté, ma pedig klasszikussá vált Az ökológia az élő szervezetek környezetükkel való kapcsolatának vizsgálatával foglalkozó tudomány.

Az élő anyag annyira változatos, hogy a szervezet különböző szintjein és különböző nézőpontokból vizsgálják.

A bioszisztémák szerveződésének következő szintjeit különböztetjük meg (Lásd a függelékeket (1. ábra)).

Az élőlények, populációk és ökoszisztémák szintje a klasszikus ökológia érdeklődési területe.

A vizsgálat tárgyától és a vizsgált látószögtől függően az ökológiában önálló tudományos irányok alakultak ki.

Által objektum méretei Az ökológiai tanulmányok autekológiára (egy élőlény és környezete), populációökológiára (egy populáció és környezete), szinekológiára (közösségek és környezetük), biogeocitológiára (az ökoszisztémák tanulmányozása) és globális ökológiára (a Föld bioszférájának vizsgálata) oszthatók. ).

Attól függően, hogy a vizsgálat tárgya Az ökológia a mikroorganizmusok, gombák, növények, állatok, emberek ökológiájára, agroökológiára, ipari (mérnöki), humánökológiára stb.

Által média és alkatrészek különbséget tenni a szárazföld, az édesvíz, a tenger, a sivatagok, a hegyvidékek és más környezeti és földrajzi terek ökológiája között.

Az ökológia gyakran nagyszámú kapcsolódó tudáságat foglal magában, elsősorban a környezetvédelem területéről.

Ebben a cikkben mindenekelőtt az általános ökológia alapjait tekintjük át, azaz az élő szervezetek és a környezet kölcsönhatásának klasszikus törvényei.

1. Ökoszisztéma - az ökológia alapfogalma

Az ökológia az élő szervezetek és az élettelen természet kölcsönhatását veszi figyelembe. Ez a kölcsönhatás egyrészt egy bizonyos rendszeren (ökológiai rendszeren, ökoszisztémán) belül jön létre, másrészt nem kaotikus, hanem meghatározott módon szerveződik, törvényeknek alávetve.

ökoszisztéma termelők, fogyasztók és detritofágok halmazának nevezzük, amelyek anyag-, energia- és információcserén keresztül kölcsönhatásba lépnek egymással és környezetükkel oly módon, hogy ez az egységes rendszer hosszú ideig stabil marad.

Így a természetes ökoszisztémát három jellemző jellemzi:

1) az ökoszisztéma szükségszerűen élő és élettelen összetevők kombinációja ((lásd a függeléket (2. ábra));

2) az ökoszisztémán belül egy teljes ciklus megy végbe, kezdve a szerves anyagok létrehozásával és annak szervetlen komponensekre való lebontásával;

3) az ökoszisztéma egy ideig stabil marad, amit a biotikus és abiotikus komponensek bizonyos szerkezete biztosít.

Példák a természetes ökoszisztémákra: tó, erdő, sivatag, tundra, szárazföld, óceán, bioszféra.

Amint a példákból látható, az egyszerűbb ökoszisztémák a bonyolultabbak közé tartoznak. Ugyanakkor megvalósul a rendszerek szerveződésének hierarchiája, jelen esetben az ökológiaié.

Így a természet szerkezetét rendszerszintű egésznek kell tekinteni, amely egymásba ágyazott ökoszisztémákból áll, amelyek közül a legmagasabb az egyedülálló globális ökoszisztéma - a bioszféra. Ennek keretein belül energia- és anyagcsere zajlik minden élő és élettelen komponens között bolygószinten. Az egész emberiséget fenyegető katasztrófa az, hogy az egyik jele annak, hogy egy ökoszisztémát meg kellett volna sérteni: a bioszférát mint ökoszisztémát emberi tevékenység hozta ki a stabilitás állapotából. A kölcsönhatások léptéke és sokfélesége miatt ettől nem szabad meghalnia, új, stabil állapotba kerül, miközben szerkezetét megváltoztatja, elsősorban élettelenné, majd elkerülhetetlenül élővé. Az embernek, mint biológiai fajnak van a legkevesebb esélye arra, hogy alkalmazkodjon az új, gyorsan változó külső körülményekhez, és valószínűleg ő tűnik el először. Tanulságos és szemléletes példa erre a Húsvét-sziget története.

Az egyik polinéz szigeten, a Húsvét-szigeten a 7. századi összetett migrációs folyamatok eredményeként az egész világtól elzárt, zárt civilizáció jött létre. Kedvező szubtrópusi éghajlaton, több száz éves fennállása alatt bizonyos fejlődési magasságokat ért el, eredeti kultúrát és írást teremtve, amelyet a mai napig nem lehet megfejteni. A 17. században pedig nyomtalanul elpusztult, először a sziget növény- és állatvilágát pusztította el, majd a progresszív vadságban és kannibalizmusban önmagát is elpusztította. Az utolsó szigetlakóknak már nincs akaratuk és anyaguk megmentő „Noé bárkáit” – csónakokat vagy tutajokat – megépíteni. Az eltűnt közösség önmaga emlékére egy félsivatagos szigetet hagyott hátra hatalmas kőalakokkal – egykori hatalmának tanúival.

Tehát az ökoszisztéma a környező világ szerkezetének legfontosabb szerkezeti egysége. ábrából látható. 1 (lásd Függelék), az ökoszisztémák alapja az élő anyag, jellemzett biotikus szerkezet , és élőhely, a teljesség miatt környezeti tényezők . Tekintsük őket részletesebben.

2. Az ökoszisztémák biotikus szerkezete

Az ökoszisztéma az élő és élettelen anyag egységén alapul. Ennek az egységnek a lényege a következőkben nyilvánul meg. Az élettelen természet elemeiből, főként a CO2 és H2O molekulákból a napenergia hatására olyan szerves anyagok szintetizálódnak, amelyek a bolygó összes élőlényét alkotják. A természetben a szerves anyagok keletkezésének folyamata egyidejűleg megy végbe az ellentétes folyamattal - ennek az anyagnak az elfogyasztásával és újra az eredeti szervetlen vegyületekké történő bomlásával. E folyamatok összessége különböző hierarchiaszintű ökoszisztémákon belül megy végbe. Annak érdekében, hogy ezek a folyamatok kiegyensúlyozottak legyenek, a természet évmilliárdok alatt kidolgozott egy bizonyosat a rendszer élő anyagának szerkezete .

Minden anyagi rendszer hajtóereje az energia. Az ökoszisztémákban főleg a Napból származik. A növények a bennük lévő klorofill pigmentnek köszönhetően felfogják a napsugárzás energiáját, és felhasználják bármely szerves anyag - a glükóz C6H12O6 - alapjának szintetizálására.

A napsugárzás kinetikus energiája így a glükózban tárolt potenciális energiává alakul át. Glükózból a talajból nyert ásványi tápanyagokkal együtt - tápanyagok - a növényvilág minden szövete kialakul - fehérjék, szénhidrátok, zsírok, lipidek, DNS, RNS, vagyis a bolygó szerves anyagai.

A növények mellett egyes baktériumok is képesek szerves anyagokat termelni. Létrehozzák szöveteiket, és bennük, mint a növényekben, a szén-dioxidból potenciális energiát tárolnak a napenergia részvétele nélkül. Ehelyett a szervetlen vegyületek, például az ammónia, a vas és különösen a kén oxidációja során keletkező energiát használják fel (az óceánok mélymedencéiben, ahová a napfény nem hatol be, de ahol bőségesen halmozódik fel a kénhidrogén, egyedülálló ökoszisztémákat fedeztek fel ). Ez a kémiai szintézis úgynevezett energiája, ezért az organizmusokat nevezik kemoszintetikus anyagok .

Így a növények és a kemoszintetikus anyagok a környezet energiáját felhasználva szerves anyagokat hoznak létre szervetlen összetevőkből. Hívták őket termelők vagy autotrófok . A termelők által tárolt potenciális energia felszabadulása biztosítja az összes többi élettípus létezését a bolygón. Azokat a fajokat, amelyek élettevékenységükhöz anyag- és energiaforrásként a termelők által létrehozott szerves anyagot fogyasztanak fogyasztók vagy heterotrófok .

A fogyasztók sokféle organizmus (a mikroorganizmusoktól a kék bálnákig): protozoonok, rovarok, hüllők, halak, madarak és végül emlősök, köztük az ember.

A fogyasztók viszont számos alcsoportra oszlanak az élelmiszer-forrásaik különbségeinek megfelelően.

Azokat az állatokat, amelyek közvetlenül a termelőkkel táplálkoznak, elsődleges fogyasztóknak vagy elsőrendű fogyasztóknak nevezzük. Magukat a másodlagos fogyasztók megeszik. Például a sárgarépát evő nyúl az elsőrendű fogyasztó, a nyulat vadászó róka a második rendű fogyasztó. Az élő szervezetek bizonyos típusai több ilyen szintnek is megfelelnek. Például amikor az ember zöldséget eszik, akkor elsőrendű fogyasztó, a marhahús másodrendű fogyasztó, ha pedig ragadozóhalat eszik, harmadrendű fogyasztóként viselkedik.

A kizárólag növényekkel táplálkozó elsődleges fogyasztókat nevezzük növényevők vagy fitofágok . Másodrendű és magasabb rendű fogyasztók - húsevők . A növényeket és állatokat egyaránt fogyasztó fajok mindenevők, például az ember.

ÖKOLÓGIAI RENDSZER

3.1. Az ökoszisztéma szerkezete és tulajdonságai

3.2 Élelmiszerláncok. Trófiai szintek

3.3 Energia és ökoszisztéma termékek

3.4. Dinamikus folyamatok egy ökoszisztémában

3.5. Ökoszisztéma típusok

Mint ismeretes, az élő szervezetek és nem élő (abiotikus) környezetük elválaszthatatlanul összefügg egymással, és állandó kölcsönhatásban állnak, ökoszisztémákat alkotva.

Ökoszisztéma - ez a közös területen élő összes élő szervezet összessége élettelen környezetével együtt.

Az ökoszisztéma az ökológia fő funkcionális egysége, mivel magában foglalja az élőlényeket és az élettelen környezetet is - olyan összetevőket, amelyek kölcsönösen befolyásolják egymás tulajdonságait, és szükségesek az élet fenntartásához a Földön létező formájában.

Minden földi ökoszisztémának van egy abiotikus összetevője - biotóp (gr. toposz- hely) – azonos táj-, éghajlat- és talajviszonyokkal rendelkező helyszín; és a biotikus komponens biocenózis (gr. koinos - Tábornok) - az adott biotópban élő összes élő szervezet összessége (3.1. ábra). A biotóp a közösség minden tagja közös élőhelye.

A biocenózisok számos növény-, állat- és mikroorganizmusfaj képviselőiből állnak. A biocenózisban szinte minden fajt sok különböző nemű és korú egyed képvisel. Kialakulnak népesség (vagy populáció egy része) egy adott faj egy ökoszisztémában. Nagyon nehéz a biocenózist a biotóptól elkülönítve tekinteni, ezért olyan fogalmat vezetnek be, mint a biogeocenózis (biotóp + biocenózis).

Biogeocenosis- a földfelszín olyan szakasza, ahol ismert mértékben a biocenózis és a légkör, a litoszféra, a hidroszféra és a pedoszféra megfelelő részei homogének maradnak, és azonos jellegű kölcsönhatásuk van közöttük.

Az ökoszisztémák jelei:

1) függetlenség a külső anyag- és energiaforrásoktól, de nem a napfénytől. Az energia a munkavégzés képessége.

2) az anyag keringésének biztosításának képessége.

Példák ökoszisztémákra: erdő, tó, elszigetelt tölgy. A bioszféra a legnagyobb ökoszisztéma.

Néha az ökológiai rendszert biogeocenózisnak nevezik, de ez a két fogalom nem szinonimája.

Ökológiai rendszer - az élőlények és környezetük bármilyen kombinációja. (virágcserép, emberes űrhajó, terrárium).

A biogeocenózisok természetes képződmények. Minden biogeocenózis ökoszisztéma, de nem minden ökológiai rendszer biogeocenózis.

Mind a nagy, mind a kis ökoszisztémáknak általában nincsenek egyértelmű határai. A két szomszédos ökoszisztéma közötti átmeneti zónát ún ökoton . Az ökoton magában foglalja mindkét szomszédos ökoszisztéma képviselőit, valamint gyakran olyan élő szervezetek fajait, amelyek nem találhatók meg ezekben az ökoszisztémákban, ennek eredményeként az ökotonban nagyobb az élőlények sokfélesége, mint a közeli területeken.

biotikus rész

abiotikus rész (ökotóp)

Rizs. 3.1 Az ökoszisztéma szerkezete

Minden élő szervezet két nagy csoportra oszlik a táplálkozás típusa szerint - autotrófokés heterotrófok. Funkcionálisan a biotikus komponensek három csoportra oszthatók.

Az organizmusok első csoportja - termelők (lat. termelők- létrehozása, előállítása) vagy autotróf organizmusok (lat. auto-magamat, trófeát-ínyenc. "maguk is élelmiszer"

A termelők vagy autotrófok olyan szervezetek, amelyek tápanyagként egyszerű szervetlen anyagokat használnak: vizet, szén-dioxidot, nitrátokat, foszfátokat stb. A termelők vagy a napfényt vagy a kémiai reakciók energiáját használják fel energiaanyagként. Foto- és kemoautotrófokra oszthatók.

A fotoautotrófok a napfényt használják energiaforrásként, tápanyagként pedig főként a szén-dioxidot és a vizet. Ebbe az organizmuscsoportba tartozik az összes fotoszintetikus szervezet: a zöld növények és néhány baktérium. Az élet során szerves anyagokat szintetizálnak a fényben - szénhidrátokat vagy cukrokat (CH 2 O) n, amelyekkel az állatok táplálkoznak:

n CO 2 + n H 2 O \u003d (CH 2 O) n + O 2

Fotoszintézis(gr .fotók- könnyű, szintézis- kapcsolat, összetétel) - növények, algák és egyes baktériumok sejtjei által szerves anyagok szintézise szervetlen (CO 2, H 2 O, NH 3, PO 4 3-) napfényenergia részvételével. Az oxigén melléktermékként szabadul fel.

6CO 2 + 6H 2 O + napenergia = C 6 H 12 O 6 + 6O 2

A kemoautotrófok a kémiai reakciók során felszabaduló energiát használják fel. Ebbe a csoportba tartoznak például a nitrifikáló baktériumok, amelyek az ammóniát salétromsavvá, majd salétromsavvá oxidálják:

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

2HNO 2 + O 2 = 2HNO 3 + Q

A reakciók során felszabaduló kémiai energiát (Q) a baktériumok szerves anyagok szintézisére használják fel.

A szerves anyagok létrehozásában a főszerep a zöld növényi szervezeteké. A kemoszintetikus baktériumok szerepe ebben a folyamatban viszonylag csekély. A fotoszintetikus organizmusok a Földön évente mintegy 150 milliárd tonna szerves anyagot hoznak létre, amely napenergiát halmoz fel.

Az organizmusok második csoportja - a fogyasztók (lat. fogyaszt- fogyaszt), vagy heterotróf szervezetek (oszlop heterók- egy másik, trófea- ínyenc. „másokból táplálkozni”.

A fogyasztók vagy heterotrófok a kész szerves anyagokat energia- és tápanyagforrásként egyaránt felhasználják. A fogyasztók végzik a szerves anyagok lebontásának folyamatát. Fagotrófokra oszlanak (rp. fagoszok- zabáló) és szaprotrófok (gr. sapros- rothadt).

fagotrófok közvetlenül növényi vagy állati szervezetekkel táplálkoznak. Ide tartoznak elsősorban a nagytestű állatok – a makrofogyasztók.

Szaprotrófok az elhalt maradványok szerves anyagát használja fel táplálkozásra. Ebbe a csoportba tartoznak a kis szervezetek (hangyák, férgek stb.) és a nagy állatok (hiénák, sakálok, varjak stb.).

A táplálékforrástól függően a fagotrófok három fő osztályba sorolhatók:

- fitofágok (növényevők)- elsőrendű fogyasztók, akik kizárólag növényekkel táplálkoznak. Például a madarak magokat, rügyeket és leveleket esznek. A szarvasok és a nyulak ágakkal és levelekkel táplálkoznak. A szöcskék a növény minden részét elfogyasztják.

- ragadozók (ragadozók)- a kizárólag növényevő állatokkal (fitofágokkal) táplálkozó másodrendű fogyasztók, valamint a kizárólag húsevő állatokkal táplálkozó harmadrendű fogyasztók. Például a ragadozó rovarokat fogyasztó pókok és madarak, valamint a heringgel táplálkozó tonhal másodlagos fogyasztók. A kígyókra és békákra zsákmányoló sólyom és sólyom, valamint a más halakkal táplálkozó cápa harmadlagos fogyasztó.

- eurifágok (mindenevők) Ehetnek növényi és állati táplálékot is. Például disznók, patkányok, rókák, csótányok és emberek.

A szervezetek harmadik csoportja - a lebontók (lat. redukció- helyreállítás), vagy rombolók (lat. megsemmisítés- megsemmisítés).

A redukálók vagy roncsolók a megsemmisítés utolsó szakaszában érintett fogyasztók, azaz. szerves anyagok mineralizációjában, amelyeket szervetlen vegyületekké (CO 2, H 2 O stb.) állítanak vissza. A reduktorok megtisztítják a természeti környezetet a hulladéktól, visszajuttatják az anyagokat a keringésbe, a termelők számára hozzáférhető formákká alakítva azokat. Így az életciklus újraindul.

A reduktorok közé főleg mikroszkopikus élőlények (baktériumok, gombák stb.) – mikrofogyasztók – tartoznak. Külön csoportba különítjük el, mert a lebontók szerepe az anyagok keringésében rendkívül nagy. Nélkülük szerves maradványok halmazai halmozódnának fel a bioszférában; a termelők számára szükséges ásványkészletek kimerülnének, és az általunk ismert formában megszűnne az élet.

Mivel az élőlények táplálkozási típusaiban és formáiban meglehetősen változatosak, összetett trofikus (táplálék) kölcsönhatásokba lépnek egymással. Egy részük termékeket állít elő, mások fogyasztanak, mások szervetlen formává alakítják át. Így alakul ki anyagok egymás utáni átvitelének láncolata egyik szervezetből a másikba, amelyet ún trofikus lánc.

Ökoszisztéma, vagy ökológiai rendszer(az ógörög szóból οἶκος - lakóhely, lakóhely és σύστημα - rendszer) - élő szervezetek közösségéből álló biológiai rendszer ( biocenózis), élőhelyeik ( biotóp), olyan kapcsolatrendszer, amely anyag- és energiacserét folytat közöttük.

A tudósok az ökoszisztémákat mikroökoszisztémákra (például fa), mezoökoszisztémákra (erdő, tavak) és makroökoszisztémákra (óceán, kontinens) különböztetik meg. A bioszféra globális ökoszisztémává vált.

Vannak olyan tulajdonságok-tulajdonságok, amelyek lehetővé teszik a jogi szabályozás tárgyaként működő ökoszisztéma fogalmának meghatározását. Ezek tartalmazzák:

1. Az ökoszisztéma bezárása. Független működése. Mondhatjuk, hogy például egy csepp víz, erdő, tenger stb. ökoszisztémák, mivel ezeknek az objektumoknak mindegyikének megvan a maga stabil szervezetrendszere (csillók egy cseppben, halak a tengerben stb.). Az ökológiai rendszerek zártsága a természeti erőforrások minden felhasználóját arra kötelezi, hogy figyelembe vegye tetteik környezeti következményeit, még akkor is, ha a természetre gyakorolt ​​hatásnak nincsenek látható megnyilvánulásai. Tehát az út nyílt területen történő lefektetése első pillantásra nem befolyásolja a környezetet. De bizonyos körülmények között az út környezeti katasztrófa forrásává válhat, például ha úgy fektetik le, hogy nem veszik figyelembe az árvíz áramlását, amely felhalmozódása esetén tönkreteheti a talajtakarót.

2. Ökoszisztémák összekapcsolása. Ez a tulajdonság szükségessé teszi a természeti objektumok integrált megközelítését, amelyet a gyakorlatban tájnak neveznek. Például a termőföld kiosztásánál vagy a meliorációnál figyelembe kell venni a vadon élő állatvilág képviselőinek vonulási útvonalait, az egyes bokrokat, mocsarakat, zátonyokat stb. érintetlenül kell tartani, azaz nem zavarják a területen kialakult tájat. A tájszemlélet lehetővé teszi az általános ökológiai prioritás biztosítását a természetgazdálkodásban, amely szerint a természeti objektumok minden fajta felhasználását a természeti környezet ökológiai jólétének követelményeihez kell kötni.

3. Bioproduktivitás. Ez a tulajdonság hozzájárul az ökoszisztéma önszaporodásához, egy bizonyos funkció ellátásához, ami ennek következtében meghatározza a természeti objektum eltérő jogi státuszát. Tehát a megnövekedett termékenységű földeket a mezőgazdaság szükségleteire kell kiosztani, és más célokra - nem produktívak. A termelékenységet a természeti tárgy használati díjának megállapításánál, adóztatásnál, kártérítés, biztosítási esemény bekövetkezte esetén is figyelembe veszik.

Ökoszisztéma példa - tó, benne élő növényekkel, halakkal, gerinctelenekkel, a rendszer élő alkotóelemét alkotó mikroorganizmusokkal, biocenózis. A tavat, mint ökoszisztémát meghatározott összetételű, kémiai összetételű (ionos összetétel, oldott gázok koncentrációja) és fizikai paraméterek (vízátlátszóság, éves hőmérséklet-változások trendje) fenéküledékei, valamint a biológiai termelékenység bizonyos mutatói, a tározó trofikus állapota és a tározó sajátos körülményei.

Egy másik példa az ökológiai rendszerre - lombhullató erdő Közép-Oroszországban, bizonyos összetételű erdei avarral, az ilyen típusú erdőkre jellemző talajjal és stabil növényi közösséggel, és ennek eredményeként szigorúan meghatározott mikroklíma mutatókkal (hőmérséklet, páratartalom, fény) és állatkomplexummal az ilyen környezeti feltételeknek megfelelő szervezetek.

Fontos szempont, amely lehetővé teszi az ökoszisztémák típusainak és határainak meghatározását, a közösség trofikus szerkezete és a biomassza-termelők, fogyasztói és a biomassza-pusztító szervezetek aránya, valamint a termelékenység, az anyag- és energiaanyagcsere mutatói.

Az ökoszisztéma összetett, önszerveződő, önszabályozó és önfejlesztő rendszer. Az ökoszisztéma fő jellemzője a viszonylag zárt, térben és időben stabil jelenléte anyag- és energiaáramlások az ökoszisztéma biotikus és abiotikus részei között. Ebből az következik, hogy nem minden biológiai rendszer nevezhető ökoszisztémának, például egy akvárium vagy egy korhadt tuskó nem.

Az ilyen rendszereket alacsonyabb rangú közösségeknek vagy mikrokozmoszoknak kell nevezni. Néha a fácies fogalmát használják rájuk (például a geoökológiában), de nem képes teljes mértékben leírni az ilyen, különösen mesterséges eredetű rendszereket.

Az ökoszisztéma egy nyitott rendszer, amelyet az anyag és az energia bemeneti és kimeneti áramlása jellemez. Szinte minden ökoszisztéma létezésének alapja a napfényenergia áramlása, amely a Nap termonukleáris reakciójának következménye, akár közvetlen (fotoszintézis), akár közvetett (szerves anyag bomlása) formában. Kivételt képeznek a mélytengeri ökoszisztémák ("fekete" és "fehér" dohányosok), amelyek energiaforrása a föld belső hője és a kémiai reakciók energiája.

A definícióknak megfelelően az "ökoszisztéma" és a "biogeocenózis" fogalma között nincs különbség, a biogeocenózis az ökoszisztéma kifejezés teljes szinonimájának tekinthető. Széles körben elterjedt az a vélemény azonban, hogy a biogeocenózis a kezdeti szinten az ökoszisztéma analógjaként szolgálhat, mivel a "biogeocenosis" kifejezés nagyobb hangsúlyt fektet a biocenózisnak egy adott szárazföldi vagy szárazföldi területtel való összekapcsolására. vízi környezet, míg az ökoszisztéma bármilyen absztrakt területet jelent. Ezért a biogeocenózisokat általában egy ökoszisztéma speciális esetének tekintik.

Az ökoszisztéma két összetevőre osztható - biotikusra és abiotikusra. A biotik autotróf (olyan organizmusok, amelyek létezéshez elsődleges energiát kapnak foto- és kemoszintézisből vagy termelőkből) és heterotróf (szervezetek, amelyek energiát kapnak a szerves anyagok oxidációs folyamataiból - fogyasztók és lebontók) komponensekre, amelyek az ökoszisztéma trofikus szerkezetét alkotják. .

Az ökoszisztéma létének és a benne zajló különféle folyamatok fenntartásának egyetlen energiaforrása a napenergiát (hőt, kémiai kötéseket) 0,1-1%-os hatásfokkal elnyelő termelők, ritkán a napenergia 3-4,5%-a. kezdeti összeg. Az autotrófok az ökoszisztéma első trofikus szintjét képviselik. Az ökoszisztéma ezt követő trofikus szintjei a fogyasztók miatt alakulnak ki (2., 3., 4. és az azt követő szintek), melyeket lebontók zárnak le, amelyek az élettelen szerves anyagokat ásványi formává (abiotikus komponens) alakítják át, amelyet egy autotróf elem képes asszimilálni.

Általában a koncepció ökotóp Az élőlények élőhelyeként határozták meg, amelyet a környezeti feltételek bizonyos kombinációja jellemez: talajok, talajok, mikroklíma stb. Ebben az esetben azonban ez a fogalom gyakorlatilag teljesen azonos a fogalommal. klímatető.

Például a Hawaii szigetén az óceánba ömlő láva új part menti ökotópot alkot.

Jelenleg ökotóp alatt, ellentétben a biotóppal, egy bizonyos területet vagy vízterületet értünk, amely a talajok, a talajok, a mikroklíma és egyéb tényezők teljes készletével és jellemzőivel rendelkezik, olyan formában, amelyet az élőlények nem változtatnak meg. Az ökotópok példái a hordaléktalajok, az újonnan kialakult vulkáni vagy korallszigetek, az ember alkotta kőbányák és más újonnan kialakult területek. Ebben az esetben klímatető az ökotóp része.

Biotóp- bióta által átalakított ökotóp, pontosabban olyan területrész, amely bizonyos típusú növények vagy állatok életkörülményei tekintetében homogén, vagy egy bizonyos biocenózis kialakulásához.