1.2 tema. : Ekosistema ir jos savybės

Įvadas………………………………………………………………………………..3.

1. Ekosistema – pagrindinė ekologijos samprata …………………………………………………………4

2. Biotinė ekosistemos struktūra………………………………………………………………………………………………………………………………

3. Aplinkos veiksniai………………………………………………………………….6

4. Ekosistemos funkcionavimas…………………………………………………………..12

5. Žmogaus poveikis ekosistemai………………………………………………14

Išvada………………………………………………………………………………….16

Literatūra………………………………………………………………………………………….17

Įvadas

Žodis "ekologija" sudarytas iš dviejų graikiškų žodžių: „oicos“, reiškiantis namą, būstą, ir „logotipus“ – mokslas ir pažodžiui verčiamas kaip mokslas apie namus, buveinę. Pirmą kartą šį terminą pavartojo vokiečių zoologas Ernstas Haeckelis 1886 m., apibrėždamas ekologiją kaip žinių sritį, tiriančią gamtos ekonomiką – bendrųjų gyvūnų santykių su gyvąja ir negyvąja gamta tyrimą, įskaitant visus draugiškus ir nedraugiškus santykius. su kuriais gyvūnai ir augalai tiesiogiai ar netiesiogiai liečiasi. Toks ekologijos supratimas tapo visuotinai priimtu ir šiandien klasikiniu ekologija yra mokslas, tiriantis gyvų organizmų ryšius su aplinka.

Gyvoji medžiaga yra tokia įvairi, kad ji tiriama skirtingi lygiai organizacijose ir iš įvairių pusių.

Yra tokie biosistemų organizavimo lygiai (žr. priedus (1 pav.)).

Organizmas, populiacija ir ekosistemų lygiai yra klasikinės ekologijos interesų sritis.

Priklausomai nuo tyrimo objekto ir kampo, kuriuo jis tiriamas, ekologijoje susiformavo savarankiškos mokslo kryptys.

Autorius objekto matmenys Ekologijos studijos skirstomos į autekologiją (organizmas ir jo aplinka), populiacijos ekologiją (populiacija ir jos aplinka), sinekologiją (bendruomenės ir jų aplinka), biogeocitologiją (ekosistemų tyrimas) ir globalią ekologiją (Žemės aplinkos tyrimas). biosfera).

Priklausomai nuo tyrimo objektas ekologija skirstoma į mikroorganizmų, grybų, augalų, gyvūnų, žmonių ekologiją, agroekologiją, pramoninę (inžinerinę), žmogaus ekologiją ir kt.

Autorius aplinka ir komponentai atskirti žemės, gėlo vandens telkinių, jūrų, dykumų, aukštumų ir kitų aplinkos bei geografinių erdvių ekologiją.

Ekologija dažnai apima daugybę susijusių žinių šakų, daugiausia gamtosaugos srityje aplinką.

Šiame darbe visų pirma nagrinėjami bendrosios ekologijos pagrindai, t. klasikiniai gyvų organizmų sąveikos su aplinka dėsniai.

1. Ekosistema – pagrindinė ekologijos samprata

Ekologija tiria gyvų organizmų sąveiką ir negyvoji gamta. Ši sąveika, pirma, vyksta tam tikroje sistemoje (ekologinėje sistemoje, ekosistemoje) ir, antra, ji nėra chaotiška, o organizuota tam tikru būdu, pavaldi dėsniams.

Ekosistema yra gamintojų, vartotojų ir detritivorių rinkinys, kurie sąveikauja tarpusavyje ir su aplinka keisdamiesi medžiaga, energija ir informacija taip, kad ši viena sistema išliktų stabili ilgą laiką.

Taigi natūrali ekosistema pasižymi trimis savybėmis:

1) ekosistema būtinai yra gyvų ir negyvų komponentų rinkinys ((žr. priedą (2 pav.));

2) ekosistemoje vyksta visas ciklas, pradedant organinės medžiagos susidarymu ir baigiant jos skaidymu į neorganinius komponentus;

3) ekosistema kurį laiką išlieka stabili, tai užtikrina tam tikra biotinių ir abiotinių komponentų struktūra.

Natūralių ekosistemų pavyzdžiai yra ežeras, miškas, dykuma, tundra, žemė, vandenynas, biosfera.

Kaip matyti iš pavyzdžių, paprastesnės ekosistemos yra įtrauktos į sudėtingiau organizuotas. Šiuo atveju yra įdiegta sistemų organizavimo hierarchija tokiu atveju aplinkosaugos.

Taigi, gamtos struktūra turėtų būti traktuojama kaip sisteminė visuma, susidedanti iš ekosistemų, susitalpinusių viena į kitą, iš kurių aukščiausia yra unikali globali ekosistema – biosfera. Jo rėmuose energija ir medžiaga keičiasi tarp visų gyvų ir negyvųjų komponentų planetos mastu. Visai žmonijai grėsminga katastrofa yra ta, kad pažeidžiama viena iš ekosistemos savybių: biosfera kaip ekosistema buvo pašalinta iš stabilumo būsenos dėl žmogaus veiklos. Dėl savo masto ir tarpusavio santykių įvairovės jis neturėtų nuo to mirti, pereis į naują stabilią būseną, kartu keisdamas savo struktūrą, pirmiausia negyvą, o po to neišvengiamai ir gyvą. Žmogui patinka biologinės rūšys mažiau nei kiti turi galimybę prisitaikyti prie naujų greitai kintančių išorės sąlygų ir greičiausiai išnyks pirmieji. Pamokantis ir aiškus to pavyzdys – Velykų salos istorija.

Vienoje iš Polinezijos salų, vadinamoje Velykų sala, dėl sudėtingų migracijos procesų VII amžiuje iškilo uždara, nuo viso pasaulio izoliuota civilizacija. Esant palankiam subtropinis klimatas Per šimtus savo gyvavimo metų ji pasiekė tam tikras išsivystymo aukštumas, sukūrė unikalią kultūrą ir raštą, kurio neįmanoma iššifruoti iki šiol. O XVII amžiuje ji žuvo be pėdsakų, iš pradžių sunaikindama salos florą ir fauną, o vėliau pati sunaikindama progresuojančią žiaurumą ir kanibalizmą. Paskutiniai salos gyventojai nebeturėjo valios ir medžiagos statyti gyvybes gelbstintiems. Nojaus arka“ – valtys ar plaustai. Savo atminimui dingusi bendruomenė paliko pusiau dykumos salą su milžiniškomis akmeninėmis figūromis – jos buvusios galios liudininkais.

Taigi ekosistema yra svarbiausias supančio pasaulio struktūros struktūrinis vienetas. Kaip matyti iš fig. 1 (žr. priedą), ekosistemos yra pagrįstos gyva materija, charakterizuojamas biotinis struktūra , o buveinė, kurią nustato agregatas Aplinkos faktoriai . Pažvelkime į juos išsamiau.

2. Biotinė ekosistemų sandara

Ekosistema grindžiama gyvos ir negyvosios materijos vienybe. Šios vienybės esmė pasireiškia toliau. Iš negyvosios gamtos elementų, daugiausia CO2 ir H2O molekulių, veikiant saulės energijai, sintetinamos organinės medžiagos, kurios sudaro visą planetos gyvybę. Organinių medžiagų kūrimo procesas gamtoje vyksta vienu metu su priešingu procesu – šios medžiagos suvartojimu ir skilimu į pradinius neorganinius junginius. Šių procesų derinys vyksta ekosistemose skirtingi lygiai hierarchija. Kad šie procesai būtų subalansuoti, gamta sukūrė tam tikrą gyvosios medžiagos sistemos struktūra .

Varomoji jėga bet kurioje materialioje sistemoje yra energija. Į ekosistemas jis patenka daugiausia iš Saulės. Augalai dėl juose esančio chlorofilo pigmento sugauna saulės spinduliuotės energiją ir panaudoja ją bet kokios organinės medžiagos pagrindui – gliukozei C6H12O6 – sintetinti.

Kinetinė energija saulės radiacija taip paverčiama potencialia energija, kurią kaupia gliukozė. Iš gliukozės kartu su mineralinėmis maistinėmis medžiagomis, gautomis iš dirvožemio - maistinių medžiagų – susiformuoja visi audiniai flora- baltymai, angliavandeniai, riebalai, lipidai, DNR, RNR, tai yra organinės planetos medžiagos.

Be augalų, kai kurios bakterijos gali gaminti organines medžiagas. Jie sukuria savo audinius, kaupdami juose, kaip ir augaluose, potencialią energiją iš anglies dioksido, nedalyvaujant saulės energijai. Vietoj to jie naudoja energiją, kuri susidaro oksiduojantis neorganiniams junginiams, tokiems kaip amoniakas, geležis ir ypač siera (giliuose vandenynų baseinuose, kur saulės šviesa neprasiskverbia, tačiau kur gausiai kaupiasi vandenilio sulfidas, buvo aptiktos unikalios ekosistemos). Tai vadinamoji energija cheminė sintezė, todėl ir vadinami organizmai chemosintetika .

Taigi augalai ir chemosintetika, naudodami aplinkos energiją, iš neorganinių komponentų sukuria organines medžiagas. Jie vadinami gamintojų arba autotrofai . Gamintojų sukauptos potencialios energijos išlaisvinimas užtikrina visų kitų gyvybės rūšių egzistavimą planetoje. Vadinamos rūšys, kurios savo gyvybinei veiklai naudoja gamintojų sukurtas organines medžiagas kaip medžiagos ir energijos šaltinį vartotojai arba heterotrofai .

Vartotojai yra labai įvairūs organizmai (nuo mikroorganizmų iki mėlynųjų banginių): pirmuonys, vabzdžiai, ropliai, žuvys, paukščiai ir galiausiai žinduoliai, įskaitant žmones.

Vartotojai savo ruožtu skirstomi į keletą pogrupių pagal maisto šaltinių skirtumus.

Gyvūnai, kurie minta tiesiogiai gamintojais, vadinami pirminiais arba pirmos eilės vartotojais. Juos pačius vartoja antriniai vartotojai. Pavyzdžiui, triušis, valgantis morkas, yra pirmos eilės vartotojas, o lapė, medžiojanti triušį – antros eilės vartotojas. Kai kurios gyvų organizmų rūšys atitinka kelis tokius lygius. Pavyzdžiui, kai žmogus valgo daržoves, jis yra pirmos eilės vartotojas, jautiena – antros eilės vartotojas, o valgydamas plėšrios žuvys, veikia kaip trečiojo užsakymo vartotojas.

Pirminiai vartotojai, kurie minta tik augalais, vadinami žolėdžiai arba fitofagai . Antrojo ir aukštesnio užsakymo vartotojai - mėsėdžiai . Rūšys, valgančios ir augalus, ir gyvūnus, priskiriamos visaėdžiams, pavyzdžiui, žmonėms.

Negyvos augalų ir gyvūnų liekanos, tokios kaip nukritę lapai, gyvūnų gaišenos ir šalinimo sistemų produktai, vadinami detritu. Tai ekologiška! Yra daug organizmų, kurie specializuojasi maitinti detritu. Jie vadinami detritivoriai . Pavyzdžiai: grifai, šakalai, kirminai, vėžiai, termitai, skruzdėlės ir kt. Kaip ir paprastų vartotojų atveju, yra pirminių detritų, kurie maitinasi tiesiogiai detritu, antriniai ir kt.

Galiausiai, didelė dalis ekosistemoje esančių nuolaužų, ypač nukritusių lapų ir negyvos medienos, pirminės formos nėra suvalgoma gyvūnų, o pūva ir suyra, nes jais minta grybai ir bakterijos.

Kadangi grybų ir bakterijų vaidmuo yra toks specifinis, jie paprastai priskiriami specialiai detritivorių grupei ir vadinami. skaidytojai . Skaidytojai Žemėje tarnauja kaip tvarkdariai ir uždaro biogeocheminį medžiagų ciklą, suskaidydami organines medžiagas į pradinius neorganinius komponentus – anglies dioksidą ir vandenį.

Taigi, nepaisant ekosistemų įvairovės, jos visos turi struktūrinės panašumo. Kiekviename iš jų galima išskirti fotosintetinius augalus – gamintojus, įvairaus lygio vartotojų, detritivorių ir skaidytojų. Jie sudaro ekosistemų biotinė struktūra .

3. Aplinkos veiksniai

Negyva ir gyva gamta, supanti augalus, gyvūnus ir žmones, vadinama buveinė . Daugelis atskirų aplinkos komponentų, turinčių įtakos organizmams, vadinami Aplinkos faktoriai.

Pagal kilmės pobūdį išskiriami abiotiniai, biotiniai ir antropogeniniai veiksniai. Abiotiniai veiksniai – tai negyvosios gamtos savybės, tiesiogiai ar netiesiogiai veikiančios gyvus organizmus.

Biotiniai veiksniai - tai visos gyvų organizmų įtakos vienas kitam formos.

Anksčiau prie biotinių veiksnių buvo priskirta ir žmogaus įtaka gyviems organizmams, o dabar išskiriama speciali žmonių generuojamų veiksnių kategorija. Antropogeniniai veiksniai - tai visos žmonių visuomenės veiklos formos, kurios lemia gamtos, kaip buveinės ir kitų rūšių pokyčius ir tiesiogiai veikia jų gyvenimą.

Taigi kiekvieną gyvą organizmą veikia negyvoji gamta, kitų rūšių organizmai, įskaitant žmogų, ir, savo ruožtu, veikia kiekvieną iš šių komponentų.

Aplinkos veiksnių įtakos gyviems organizmams dėsniai

Nepaisant aplinkos veiksnių įvairovės ir skirtingos jų kilmės pobūdžio, yra keletas Bendrosios taisyklės ir jų poveikio gyviems organizmams modelius.

Kad organizmai galėtų gyventi, būtinas tam tikras sąlygų derinys. Jei visos aplinkos sąlygos yra palankios, išskyrus vieną, tai ši sąlyga tampa lemiama aptariamo organizmo gyvybei. Ji riboja (riboja) organizmo vystymąsi, todėl vadinama ribojantis veiksnys . Iš pradžių buvo nustatyta, kad gyvų organizmų vystymąsi riboja kokio nors komponento trūkumas, pavyzdžiui, mineralinių druskų, drėgmės, šviesos ir kt. XIX amžiaus viduryje vokiečių organinis chemikas Eustace'as Liebigas pirmasis eksperimentiškai įrodė, kad augalų augimas priklauso nuo maistinių medžiagų, kurių yra santykinai minimaliais kiekiais. Šį reiškinį jis pavadino minimumo dėsniu; autoriaus garbei jis dar vadinamas Liebigo dėsniu.

IN moderni formuluotė minimumo dėsnis skamba taip: Organizmo ištvermę lemia silpniausia jo aplinkos poreikių grandinės grandis. Tačiau, kaip vėliau paaiškėjo, ne tik trūkumas, bet ir faktoriaus perteklius gali riboti, pavyzdžiui, derliaus praradimą dėl lietaus, dirvos persotinimą trąšomis ir pan. Sąvoką, kad kartu su minimumu, maksimumas taip pat gali būti ribojantis veiksnys, praėjus 70 metų po Liebigo, įvedė amerikiečių zoologas W. Shelfordas, suformulavęs tolerancijos dėsnį. Pagal Pagal tolerancijos dėsnį, populiacijos (organizmo) klestėjimą ribojančiu veiksniu gali būti minimalus arba maksimalus poveikis aplinkai, o intervalas tarp jų lemia ištvermės dydį (tolerancijos ribą) arba organizmo ekologinį valentingumą. prie šio faktoriaus ((žr. Priedo 3 pav.).

Aplinkos veiksnio palanki veikimo sritis vadinama optimali zona (įprasta gyvenimo veikla). Kuo reikšmingesnis veiksnio veikimo nukrypimas nuo optimalaus, tuo labiau šis veiksnys slopina gyventojų gyvybinę veiklą. Šis diapazonas vadinamas priespaudos zona . Didžiausia ir mažiausia perkeliama faktoriaus vertė yra kritiniai taškai, už kuriuos nebegalima egzistuoti organizmas ar populiacija.

Pagal tolerancijos dėsnį bet koks medžiagos ar energijos perteklius yra teršalas. Taigi vandens perteklius net ir sausringose ​​vietovėse yra žalingas ir vanduo gali būti laikomas įprastu teršalu, nors jo reikia optimaliais kiekiais. Visų pirma, vandens perteklius trukdo normaliam dirvožemio susidarymui chernozemo zonoje.

Rūšys, kurių egzistavimui reikalingos griežtai apibrėžtos aplinkos sąlygos, vadinamos stenobiotinėmis, o rūšys, kurios prisitaiko prie ekologinės situacijos, kai keičiasi įvairūs parametrai, vadinamos euribiotinėmis.

Tarp dėsnių, lemiančių individo ar individo sąveiką su jo aplinka, išskiriame aplinkos sąlygų atitikimo genetiniam organizmo nulemtumui taisyklė . Tai teigia kad organizmų rūšis gali egzistuoti tol ir tiek, kiek ją supanti natūrali aplinka atitinka genetines galimybes pritaikyti šią rūšį prie jos svyravimų ir pokyčių.

Abiotiniai aplinkos veiksniai

Abiotiniai veiksniai yra negyvosios gamtos savybės, kurios tiesiogiai ar netiesiogiai veikia gyvus organizmus. Fig. 5 lentelėje (žr. priedą) parodyta abiotinių veiksnių klasifikacija. Pradėkime nuo klimato veiksniai išorinė aplinka.

Temperatūra yra svarbiausias klimato veiksnys. Nuo to priklauso organizmų apykaitos intensyvumas ir geografinis paplitimas. Bet kuris organizmas gali gyventi tam tikrame temperatūros diapazone. Ir nors šie intervalai skirtingiems organizmų tipams (euriterminiams ir stenoterminiams) yra skirtingi, daugumai jų optimalių temperatūrų zona, kurioje aktyviausiai ir efektyviausiai atliekamos gyvybinės funkcijos, yra palyginti maža. Temperatūros diapazonas, kuriame gali egzistuoti gyvybė, yra maždaug 300 C: nuo -200 iki +100 BC. Tačiau dauguma rūšių ir aktyvumo apsiriboja dar siauresniu temperatūrų diapazonu. Tam tikri organizmai, ypač esantys ramybės stadijoje, gali išgyventi bent kurį laiką, su labai žemos temperatūros. Tam tikrų tipų mikroorganizmai, daugiausia bakterijos ir dumbliai, gali gyventi ir daugintis temperatūroje, artimoje virimo temperatūrai. Viršutinė karštųjų versmių bakterijų riba yra 88 C, melsvadumbliams - 80 C, o atspariausioms žuvims ir vabzdžiams - apie 50 C. Paprastai viršutinės faktoriaus ribinės vertės yra kritiškesnės nei apatines, nors daugelis organizmų, esančių netoli viršutinių tolerancijos diapazono ribų, funkcionuoja efektyviau.

Vandens gyvūnai paprastai turi siauresnį temperatūros tolerancijos diapazoną nei sausumos gyvūnai, nes vandens temperatūros diapazonas yra mažesnis nei sausumoje.

Taigi temperatūra yra svarbus ir labai dažnai ribojantis veiksnys. Temperatūros ritmai daugiausia kontroliuoja sezoninį ir kasdieninį augalų ir gyvūnų aktyvumą.

Krituliai ir drėgmė yra pagrindiniai dydžiai, matuojami tiriant šį veiksnį. Kritulių kiekis daugiausia priklauso nuo didelių judėjimų maršrutų ir pobūdžio oro masės. Pavyzdžiui, vėjai, pučiantys iš vandenyno, didžiąją dalį drėgmės palieka šlaituose, nukreiptuose į vandenyną, todėl už kalnų susidaro „lietaus šešėlis“, kuris prisideda prie dykumos formavimosi. Judant į vidų, ore susikaupia tam tikras drėgmės kiekis, o kritulių kiekis vėl didėja. Dykumos dažniausiai būna už aukštų kalnų grandinių arba palei pakrantes, kur vėjai pučia ne iš vandenyno, o iš didelių sausumos vidaus teritorijų, pavyzdžiui, Namio dykumos Pietvakarių Afrikoje. Kritulių pasiskirstymas per sezonus yra nepaprastai svarbus organizmus ribojantis veiksnys.

Drėgmė - parametras, apibūdinantis vandens garų kiekį ore. Absoliuti drėgmė yra vandens garų kiekis oro tūrio vienete. Dėl oro sulaikomų garų kiekio priklausomybės nuo temperatūros ir slėgio sąvoka santykinė drėgmė yra ore esančių garų ir sočiųjų garų santykis tam tikroje temperatūroje ir slėgyje. Kadangi gamtoje yra paros drėgmės ritmas - naktį padidėja, o dieną sumažėja, o jos svyravimas vertikaliai ir horizontaliai, šis veiksnys kartu su šviesa ir temperatūra vaidina. svarbus vaidmuo reguliuojant organizmų veiklą. Gyviems organizmams prieinamas rezervas paviršiaus vanduo priklauso nuo kritulių kiekio rajone, tačiau šios vertės ne visada sutampa. Taigi, naudojant požeminius šaltinius, kur vanduo atkeliauja iš kitų vietovių, gyvūnai ir augalai gali gauti daugiau vandens nei gaudami su krituliais. Ir atvirkščiai, lietaus vanduo kartais iš karto tampa nepasiekiamas organizmams.

Saulės spinduliavimas reiškia įvairaus ilgio elektromagnetines bangas. Gyvai gamtai tai būtinai būtina, nes tai pagrindinis išorinis energijos šaltinis. Reikia turėti omenyje, kad Saulės elektromagnetinės spinduliuotės spektras yra labai platus ir jos dažnių diapazonai įvairiai veikia gyvąją medžiagą.

Gyvai medžiagai svarbios kokybinės šviesos charakteristikos – bangos ilgis, intensyvumas ir poveikio trukmė.

Jonizuojanti radiacija išmuša elektronus iš atomų ir prijungia juos prie kitų atomų, kad susidarytų teigiamų ir neigiamų jonų poras. Jo šaltinis yra radioaktyviosios medžiagos, esančios uolienose, be to, jis yra iš kosmoso.

Įvairių tipų gyvi organizmai labai skiriasi savo gebėjimu atlaikyti dideles radiacijos dozes. Dauguma tyrimų rodo, kad sparčiai besidalijančios ląstelės yra jautriausios radiacijai.

Aukštesniuose augaluose jautrumas jonizuojančiai spinduliuotei yra tiesiogiai proporcingas ląstelės branduolio dydžiui, tiksliau – chromosomų tūriui ar DNR kiekiui.

Dujų sudėtis Atmosfera taip pat yra svarbus klimato veiksnys. Maždaug prieš 3–3,5 milijardo metų atmosferoje buvo azoto, amoniako, vandenilio, metano ir vandens garų, o laisvo deguonies joje nebuvo. Atmosferos sudėtį daugiausia lėmė vulkaninės dujos. Dėl deguonies trūkumo nebuvo ozono ekrano, kuris blokuotų ultravioletinę saulės spinduliuotę. Laikui bėgant dėl ​​abiotinių procesų planetos atmosferoje pradėjo kauptis deguonis, prasidėjo ozono sluoksnio formavimasis.

Vėjas netgi galintis pasikeisti išvaizda augalai, ypač tose buveinėse, pavyzdžiui, Alpių zonose, kur kiti veiksniai turi ribojantį poveikį. Eksperimentiškai įrodyta, kad atvirose kalnų buveinėse vėjas riboja augalų augimą: pastačius sieną, apsaugančią augalus nuo vėjo, augalų aukštis didėjo. Audros turi didelę reikšmę, nors jų poveikis yra grynai vietinis. Uraganai ir įprasti vėjai gali pernešti gyvūnus ir augalus dideliais atstumais ir taip pakeisti bendruomenių sudėtį.

Atmosferos slėgis , matyt, nėra tiesioginis ribojantis veiksnys, bet jis tiesiogiai susijęs su oru ir klimatu, kurie turi tiesioginį ribojantį poveikį.

Vandens sąlygos sukuria unikalią organizmų buveinę, kuri nuo sausumos pirmiausia skiriasi tankumu ir klampumu. Tankis vandens maždaug 800 kartų, ir klampumas maždaug 55 kartus didesnis už orą. Kartu su tankis Ir klampumas svarbiausios fizinės ir cheminės vandens aplinkos savybės yra: temperatūros stratifikacija, tai yra temperatūros pokyčiai vandens telkinio gylyje ir periodiniai temperatūros pokyčiai laikui bėgant, ir skaidrumas vandens, kuris lemia šviesos režimą po jo paviršiumi: nuo skaidrumo priklauso žaliųjų ir purpurinių dumblių, fitoplanktono, aukštesniųjų augalų fotosintezė.

Kaip ir atmosferoje, svarbus vaidmuo tenka dujų sudėtis vandens aplinka. Vandens buveinėse deguonies, anglies dioksido ir kitų vandenyje ištirpusių ir todėl organizmams prieinamų dujų kiekis laikui bėgant labai skiriasi. Rezervuaruose, kuriuose yra daug organinių medžiagų, deguonis yra itin svarbus ribojantis veiksnys.

Rūgštingumas - vandenilio jonų koncentracija (pH) glaudžiai susijusi su karbonatų sistema. pH vertė svyruoja nuo 0 pH iki 14: kai pH = 7, aplinka yra neutrali, esant pH<7 - кислая, при рН>7 - šarminis. Jei rūgštingumas nepriartėja prie ekstremalių dydžių, tai bendrijos sugeba kompensuoti šio faktoriaus pokyčius – bendruomenės tolerancija pH diapazonui yra labai reikšminga. Vandenyse, kurių pH žemas, yra mažai maistinių medžiagų, todėl produktyvumas itin žemas.

Druskingumas - karbonatų, sulfatų, chloridų ir kt. – dar vienas reikšmingas abiotinis veiksnys vandens telkiniuose. Gėluose vandenyse yra nedaug druskų, iš kurių apie 80% yra karbonatai. Turinys mineralai pasaulio vandenynuose vidutiniškai 35 g/l. Atvirų vandenynų organizmai paprastai yra stenohaliniai, o pakrančių sūraus vandens organizmai paprastai yra eurihaliniai. Druskos koncentracija daugumos jūrų organizmų kūno skysčiuose ir audiniuose yra izotoniška druskos koncentracijai jūros vandenyje, todėl osmoreguliacijos problemų nėra.

Srautas ne tik labai įtakoja dujų ir maistinių medžiagų koncentraciją, bet ir tiesiogiai veikia kaip ribojantis veiksnys. Daugelis upių augalų ir gyvūnų yra morfologiškai ir fiziologiškai specialiai pritaikyti išlaikyti savo padėtį tėkmėje: jie turi aiškiai apibrėžtas tėkmės faktoriaus tolerancijos ribas.

Hidrostatinis slėgis vandenyne turi didelę reikšmę. Panardinus į vandenį 10 m, slėgis padidėja 1 atm (105 Pa). Giliausioje vandenyno vietoje slėgis siekia 1000 atm (108 Pa). Daugelis gyvūnų gali toleruoti staigius slėgio svyravimus, ypač jei jų kūne nėra laisvo oro. Priešingu atveju gali išsivystyti dujų embolija. Aukštas slėgis, būdingas dideliam gyliui, kaip taisyklė, slopina gyvybinius procesus.

Dirvožemis .

Dirvožemis yra medžiagos sluoksnis, esantis ant žemės plutos uolienų. Rusų mokslininkas ir gamtininkas Vasilijus Vasiljevičius Dokučajevas 1870 m. pirmasis laikė dirvožemį dinamine, o ne inertiška terpe. Jis įrodė, kad dirvožemis nuolat kinta ir vystosi, jo aktyvioje zonoje vyksta cheminiai, fiziniai ir biologiniai procesai. Dirvožemis susidaro kompleksiškai sąveikaujant klimatui, augalams, gyvūnams ir mikroorganizmams. Dirvožemio sudėtį sudaro keturi pagrindiniai struktūriniai komponentai: mineralinė bazė (dažniausiai 50-60% visos dirvožemio sudėties), organinės medžiagos (iki 10%), oras (15-25%) ir vanduo (25-30%). .

Dirvožemio mineralinis skeletas - Tai neorganinis komponentas, susidaręs iš pagrindinės uolienos dėl jos atmosferos poveikio.

organinės medžiagos dirvožemis susidaro irstant negyviems organizmams, jų dalims ir ekskrementams. Ne iki galo suirusios organinės liekanos vadinamos kraiku, o galutinis skilimo produktas – amorfinė medžiaga, kurioje nebeįmanoma atpažinti pirminės medžiagos – humusu. Dėka jo fizinių ir cheminės savybės Humusas gerina dirvožemio struktūrą ir aeraciją, didina vandens ir maisto medžiagų sulaikymą.

Dirvožemyje gyvena daug augalų ir gyvūnų organizmų rūšių, turinčių įtakos jo fizikinėms ir cheminėms savybėms: bakterijoms, dumbliams, grybams ar pirmuoniams, kirmėlėms ir nariuotakojams. Jų biomasė skirtinguose dirvožemiuose yra vienoda (kg/ha): bakterijų 1000-7000, mikroskopinių grybų - 100-1000, dumblių 100-300, nariuotakojų - 1000, kirmėlių 350-1000.

Pagrindinis topografinis veiksnys yra aukštis virš jūros lygio. Didėjant aukščiui, mažėja vidutinė temperatūra, didėja paros temperatūros skirtumai, didėja kritulių kiekis, vėjo greitis ir spinduliuotės intensyvumas, mažėja atmosferos slėgis ir dujų koncentracija. Visi šie veiksniai daro įtaką augalams ir gyvūnams, sukelia vertikalią zonavimą.

kalnynai gali būti kliūtis klimatui. Kalnai taip pat tarnauja kaip kliūtys organizmų plitimui ir migracijai ir gali atlikti ribojantį veiksnį specifikacijos procesuose.

Kitas topografinis veiksnys yra šlaito ekspozicija . Šiauriniame pusrutulyje į pietus nukreipti šlaitai gauna daugiau saulės šviesa, todėl šviesos intensyvumas ir temperatūra čia yra aukštesni nei slėnių dugne ir šiaurinės atodangos šlaituose. Pietiniame pusrutulyje yra priešinga situacija.

Svarbus veiksnys palengvėjimas taip pat šlaito statumas . Statūs šlaitai pasižymi greitu drenažu ir dirvožemio išplovimu, todėl čia dirvožemiai yra ploni ir sausesni.

Abiotinėms sąlygoms galioja visi svarstyti aplinkos veiksnių įtakos gyviems organizmams dėsniai. Šių dėsnių žinojimas leidžia atsakyti į klausimą: kodėl skirtingi planetos regionai susiformavo skirtingai ekosistemoms? Pagrindinė priežastis – unikalios abiotinės kiekvieno regiono sąlygos.

Biotiniai ryšiai ir rūšių vaidmuo ekosistemoje

Kiekvienos rūšies organizmų paplitimo plotus ir skaičių riboja ne tik išorinės negyvosios aplinkos sąlygos, bet ir jų ryšiai su kitų rūšių organizmais. Tiesioginė organizmo gyvenamoji aplinka sudaro jo biotinė aplinka , o šios aplinkos veiksniai vadinami biotinis . Kiekvienos rūšies atstovai sugeba egzistuoti aplinkoje, kurioje ryšiai su kitais organizmais suteikia jiems normalias gyvenimo sąlygas.

Panagrinėkime būdingus įvairių tipų santykių bruožus.

Varzybos yra pats išsamiausias santykių tipas gamtoje, kai dvi populiacijos arba du individai daro įtaką vienas kitam kovojant už gyvybei būtinas sąlygas neigiamas .

Konkurencija gali būti intraspecifiniai ir tarprūšiniai .

Tarprūšinis kova vyksta tarp tos pačios rūšies individų, tarprūšinė konkurencija vyksta tarp skirtingų rūšių individų. Konkurencinė sąveika gali būti susijusi su gyvenamąja erdve, maistu ar maistinėmis medžiagomis, šviesa, pastoge ir daugeliu kitų gyvybiškai svarbių veiksnių.

Tarprūšinis konkurencija, nepaisant jos pagrindo, gali lemti dviejų rūšių pusiausvyros sukūrimą arba vienos rūšies populiacijos pakeitimą kitos rūšies populiacija arba tai, kad viena rūšis išstums kitą į kitą vietą arba privers. pereiti prie kitų išteklių naudojimo. Nusprendė, kad dvi ekologiniu požiūriu ir poreikiais identiškos rūšys negali egzistuoti vienoje vietoje ir anksčiau ar vėliau vienas konkurentas išstumia kitą. Tai vadinamasis išskyrimo principas arba Gause principas.

Kadangi ekosistemos struktūroje vyrauja maisto sąveika, būdingiausia rūšių sąveikos forma trofinėse grandinėse yra grobuoniškumas , kuriame vienos rūšies individas, vadinamas plėšrūnu, minta kitos rūšies organizmais (ar organizmų dalimis), vadinamas grobiu, o plėšrūnas gyvena atskirai nuo grobio. Tokiais atvejais teigiama, kad dvi rūšys yra susijusios su plėšrūnu ir grobiu.

Neutralizmas - tai santykių tipas, kai nė viena iš populiacijų neturi jokios įtakos kitai: tai jokiu būdu neturi įtakos pusiausvyros populiacijų augimui ir jų tankumui. Tačiau iš tikrųjų gana sunku, atliekant stebėjimus ir eksperimentus natūraliomis sąlygomis, patikrinti, ar dvi rūšys yra visiškai nepriklausomos viena nuo kitos.

Apibendrinant biotinių santykių formų svarstymą, galime padaryti tokias išvadas:

1) gyvų organizmų ryšiai yra vienas pagrindinių organizmų skaičiaus ir erdvinio pasiskirstymo gamtoje reguliatorių;

2) atsiranda neigiama sąveika tarp organizmų pradiniai etapai bendruomenės vystymasis arba sutrikusios gamtinės sąlygos; neseniai susiformavusiose ar naujose asociacijose tikimybė, kad atsiras stiprios neigiamos sąveikos, yra didesnė nei senose asociacijose;

3) ekosistemų evoliucijos ir vystymosi procese išryškėja tendencija mažinti neigiamų sąveikų vaidmenį teigiamų, didinančių sąveikaujančių rūšių išlikimą, sąskaita.

Asmuo, vykdydamas ekologinių sistemų ir atskirų populiacijų tvarkymo priemones, turi atsižvelgti į visas šias aplinkybes, siekdamas jas panaudoti savo interesais, taip pat numatyti galinčias kilti netiesiogines pasekmes.

4. Ekosistemos funkcionavimas

Energija ekosistemose.

Prisiminkime, kad ekosistema yra gyvų organizmų visuma, kuri nuolat keičiasi energija, medžiaga ir informacija tarpusavyje ir su aplinka. Pirmiausia panagrinėkime energijos mainų procesą.

Energija apibrėžiamas kaip gebėjimas atlikti darbą. Energijos savybes apibūdina termodinamikos dėsniai.

Pirmasis termodinamikos dėsnis (pradžia). arba energijos tvermės dėsnis teigia, kad energija gali keistis iš vienos formos į kitą, tačiau ji neišnyksta ir neatsiranda iš naujo.

Antrasis termodinamikos dėsnis (pradžia). arba įstatymas entropija teigia, kad uždaroje sistemoje entropija gali tik didėti. Pritaikyta energija ekosistemose Patogi tokia formuluotė: procesai, susiję su energijos transformacijomis, gali vykti spontaniškai tik su sąlyga, kad energija iš koncentruotos formos pereina į išsklaidytą, tai yra, degraduoja. Energijos kiekio, kuris tampa nepasiekiamas naudoti, matas arba kitokiu būdu energijos degradacijos metu vykstančios tvarkos pasikeitimo matas yra entropija . Kuo aukštesnė sistemos tvarka, tuo mažesnė jos entropija.

Taigi, bet koks gyvoji sistema, įskaitant ekosistemą, išlaiko savo gyvybinę veiklą, visų pirma, dėl to, kad aplinkoje yra laisvos energijos (Saulės energijos) perteklius; antra, gebėjimas dėl savo komponentų konstrukcijos pagauti ir sutelkti šią energiją, o panaudojus – išsklaidyti ją aplinkoje.

Taigi, pirmiausia energijos paėmimas ir koncentravimas pereinant iš vieno trofinio lygio į kitą užtikrina gyvos sistemos tvarkingumo ir organizuotumo padidėjimą, tai yra jos entropijos sumažėjimą.

Ekosistemos energija ir produktyvumas

Taigi, gyvybė ekosistemoje palaikoma dėl nuolatinio energijos judėjimo per gyvąją medžiagą, perkeliamą iš vieno trofinio lygio į kitą; Tuo pačiu metu vyksta nuolatinis energijos virsmas iš vienos formos į kitą. Be to, energijos transformacijų metu dalis jos prarandama šilumos pavidalu.

Tada kyla klausimas: kokiais kiekybiniais santykiais ir proporcijomis turi būti skirtingų trofinių lygių bendruomenės nariai ekosistemoje, kad patenkintų savo energijos poreikius?

Visas energijos tiekimas yra sutelktas į organinės medžiagos – biomasės – masę, todėl organinių medžiagų susidarymo ir naikinimo intensyvumą kiekviename lygmenyje lemia energijos perėjimas per ekosistemą (biomasė visada gali būti išreikšta energijos vienetais).

Organinių medžiagų susidarymo greitis vadinamas produktyvumu. Yra pirminis ir antrinis produktyvumas.

Bet kurioje ekosistemoje biomasė susidaro ir sunaikinama, o šiuos procesus visiškai nulemia žemesnio trofinio lygio – gamintojų – gyvavimas. Visi kiti organizmai vartoja tik augalų jau sukurtas organines medžiagas, todėl bendras ekosistemos produktyvumas nuo jų nepriklauso.

Dideli biomasės gamybos tempai stebimi natūraliose ir dirbtinėse ekosistemose, kur tai palanki abiotiniai veiksniai, o ypač kai papildoma energija tiekiama iš išorės, o tai sumažina pačios sistemos eksploatavimo išlaidas. Šią papildomą energiją galima tiekti skirtingos formos: pavyzdžiui, dirbamame lauke – iškastinio kuro energijos ir žmonių ar gyvūnų atliekamo darbo pavidalu.

Taigi, norint aprūpinti energija visus gyvų organizmų bendrijos individus ekosistemoje, būtinas tam tikras kiekybinis ryšys tarp gamintojų, skirtingų kategorijų vartotojų, detritivorių ir skaidytojų. Tačiau bet kokių organizmų, taigi ir visos sistemos gyvybinei veiklai neužtenka vien energijos, jie turi gauti įvairių mineralinių komponentų, mikroelementų, organinių medžiagų, reikalingų gyvosios medžiagos molekulėms statyti.

Elementų ciklas ekosistemoje

Iš kur gyvojoje medžiagoje iš pradžių atsiranda komponentai, reikalingi organizmui sukurti? Jas į maisto grandinę tiekia tie patys gamintojai. Iš dirvožemio jie išgauna neorganinius mineralus ir vandenį, iš oro – CO2, o iš fotosintezės metu susidariusios gliukozės, maistinių medžiagų pagalba toliau stato kompleksines organines molekules – angliavandenius, baltymus, lipidus, nukleino rūgštis, vitaminus ir kt.

Kad būtini elementai būtų prieinami gyviems organizmams, jie turi būti prieinami visą laiką.

Šiuose santykiuose realizuojamas materijos tvermės dėsnis. Patogu jį suformuluoti taip: atomai cheminėse reakcijose niekada neišnyksta, nesusidaro ir nevirsta vienas į kitą; jie tik persitvarko, sudarydami skirtingas molekules ir junginius (energija absorbuojama arba išleidžiama tuo pačiu metu). Dėl šios priežasties atomai gali būti naudojami įvairiausiuose junginiuose ir jų atsargos niekada neišsenka. Būtent tai vyksta natūraliose ekosistemose elementų ciklų pavidalu. Šiuo atveju išskiriami du ciklai: didelis (geologinis) ir mažas (biotinis).

Vandens ciklas yra vienas iš grandiozinių procesų Žemės rutulio paviršiuje. Jis atlieka svarbų vaidmenį susiejant geologinius ir biotinius ciklus. Biosferoje vanduo, nuolat judėdamas iš vienos būsenos į kitą, daro mažus ir didelius ciklus. Vandens išgaravimas nuo vandenyno paviršiaus, vandens garų kondensacija atmosferoje ir krituliai vandenyno paviršiuje sudaro nedidelį ciklą. Jei vandens garus oro srovės nuneša į žemę, ciklas tampa daug sudėtingesnis. Šiuo atveju dalis kritulių išgaruoja ir grįžta į atmosferą, kita dalis maitina upes ir rezervuarus, bet galiausiai upės ir požeminio nuotėkio dėka vėl grįžta į vandenyną ir taip užbaigia didelį ciklą. Svarbi vandens ciklo savybė yra ta, kad, sąveikaudama su litosfera, atmosfera ir gyvąja medžiaga, jis sujungia visas hidrosferos dalis: vandenyną, upes, dirvožemio drėgmę, Požeminis vanduo ir atmosferos drėgmei. Vanduo yra svarbiausia visų gyvų dalykų sudedamoji dalis. Požeminis vanduo, prasiskverbdamas per augalų audinius transpiracijos proceso metu, įneša mineralinių druskų, reikalingų pačių augalų gyvenimui.

Apibendrindami ekosistemos funkcionavimo dėsnius, dar kartą suformuluosime pagrindines jų nuostatas:

1) natūralios ekosistemos egzistuoja dėl neteršiančios laisvos saulės energijos, kurios kiekis yra per didelis ir santykinai pastovus;

2) energijos ir medžiagos perdavimas per gyvų organizmų bendriją ekosistemoje vyksta išilgai mitybos grandinės; visos gyvų būtybių rūšys ekosistemoje pagal funkcijas, kurias atlieka šioje grandinėje, yra suskirstytos į gamintojus, vartotojus, detritivores ir skaidytojus – tokia yra bendruomenės biotinė struktūra; kiekybinis gyvų organizmų skaičiaus santykis tarp trofinių lygių atspindi bendrijos trofinę struktūrą, kuri lemia energijos ir medžiagos prasiskverbimo per bendruomenę greitį, tai yra ekosistemos produktyvumą;

3) natūralios ekosistemos dėl savo biotinės sandaros išlaiko stabilią būklę neribotą laiką, nenukentėdamos nuo išteklių išeikvojimo ir taršos savomis atliekomis; išteklių gavimas ir atliekų atsikratymas vyksta visų elementų cikle.

5. Žmogaus poveikis ekosistemai.

Žmogaus poveikis gamtinei aplinkai gali būti vertinamas įvairiais aspektais, priklausomai nuo šio klausimo tyrimo tikslo. Iš požiūrio taško ekologija Įdomu nagrinėti žmogaus poveikį ekologinėms sistemoms žmogaus veiksmų atitikimo ar prieštaravimo objektyviems natūralių ekosistemų funkcionavimo dėsniams požiūriu. Remiantis biosferos požiūriu kaip pasaulinė ekosistema, visa žmogaus veiklos įvairovė biosferoje lemia pokyčius: biosferos sudėtį, ją sudarančių medžiagų ciklus ir pusiausvyrą; biosferos energijos balansas; biota. Šių pokyčių kryptis ir mastai yra tokie, kad pats žmogus jiems suteikė vardą ekologinė krizė. Šiuolaikinei aplinkos krizei būdingos šios apraiškos:

Palaipsniui besikeičiantis planetos klimatas, pasikeitus dujų balansui atmosferoje;

Bendras ir vietinis (virš ašigalių, atskirų žemės plotų) biosferos ozono ekrano naikinimas;

Pasaulio vandenyno tarša sunkiaisiais metalais, kompleksas organiniai junginiai, naftos produktai, radioaktyvios medžiagos, vandens prisotinimas anglies dioksidu;

Natūralus plyšimas aplinkos ryšiai tarp vandenyno ir sausumos vandenų dėl upių užtvankų statybos, dėl kurių pasikeičia kietas nuotėkis, neršto maršrutai ir kt.;

Atmosferos tarša su formavimu rūgščių kritulių, labai toksiškos medžiagos, atsirandančios dėl cheminių ir fotocheminių reakcijų;

Sausumos vandenų, įskaitant upių vandenis, naudojamus geriamajam vandeniui tiekti, užteršimas labai toksiškomis medžiagomis, įskaitant dioksinus, sunkiuosius metalus, fenolius;

Planetos dykumėjimas;

Dirvožemio sluoksnio degradacija, derlingos žemės, tinkamos žemdirbystei, ploto sumažėjimas;

Tam tikrų teritorijų radioaktyvioji tarša dėl radioaktyviųjų atliekų laidojimo, žmogaus sukeltų avarijų ir kt.;

Kaupimasis ant žemės paviršiaus Buitinės atliekos ir pramonines atliekas, ypač praktiškai nesuyrančius plastikus;

Atogrąžų ir šiaurinių miškų plotų mažinimas, dėl kurio sutrinka atmosferos dujų pusiausvyra, įskaitant deguonies koncentracijos sumažėjimą planetos atmosferoje;

Požeminės erdvės, įskaitant požeminį vandenį, tarša, dėl kurios ji netinkama vandens tiekimui ir kelia grėsmę dar mažai tirtai gyvybei litosferoje;

Masinis ir greitas, laviną primenantis gyvosios medžiagos rūšių nykimas;

Gyvenamosios aplinkos pablogėjimas apgyvendintose vietovėse, ypač miesto vietovėse;

Bendras gamtos išteklių išeikvojimas ir trūkumas žmogaus vystymuisi;

Organizmų dydžio, energetinio ir biogeocheminio vaidmens pokyčiai, mitybos grandinių reformacija, masinis tam tikrų rūšių organizmų dauginimasis;

Ekosistemų hierarchijos pažeidimas, didėjantis sisteminis vienodumas planetoje.

Išvada

Kai XX amžiaus šeštojo dešimtmečio viduryje aplinkos problemos tapo pasaulio bendruomenės dėmesio centru, iškilo klausimas: kiek žmonijai liko laiko? Kada ji pradės naudotis aplinkos nepaisymo pranašumais? Mokslininkai apskaičiavo: per 30-35 m. Tas laikas atėjo. Tapome pasaulinės aplinkos krizės, kurią sukėlė žmogaus veikla, liudininkai. Kartu pastarieji trisdešimt metų nenuėjo veltui: sukurtas tvirtesnis mokslinis pagrindas aplinkos problemoms suprasti, suformuotos visų lygių reguliavimo institucijos, suburta daugybė visuomeninių organizacijų. aplinkosaugos grupės, buvo priimti naudingi įstatymai ir teisės aktai, sudaryti kai kurie tarptautiniai susitarimai.

Tačiau daugiausia šalinamos esamos situacijos pasekmės, o ne priežastys. Pavyzdžiui, žmonės naudoja vis daugiau taršos kontrolės produktų ant automobilių ir bando išgauti vis daugiau naftos, užuot kvestionavę patį poreikį patenkinti per didelius poreikius. Žmonija desperatiškai stengiasi išgelbėti kelias rūšis nuo išnykimo, nekreipdama dėmesio į savo pačios populiacijos sprogimą, naikindama nuo žemės paviršiaus natūralias ekosistemas.

Pagrindinė vadovėlyje aptartos medžiagos išvada yra visiškai aiški: gamtos principams ir dėsniams prieštaraujančios sistemos yra nestabilios . Bandymai juos išsaugoti tampa vis brangesni ir sunkesni ir bet kuriuo atveju pasmerkti nesėkmei.

Norint priimti ilgalaikius sprendimus, būtina atkreipti dėmesį į principus, kurie apibrėžia darnų vystymąsi, būtent:

gyventojų skaičiaus stabilizavimas;

pereiti prie energiją ir išteklius taupančio gyvenimo būdo;

aplinkai nekenksmingų energijos šaltinių plėtra;

mažo atliekų kiekio pramoninių technologijų kūrimas;

atliekų perdirbimas;

sukurti subalansuotą žemės ūkio produkciją, kuri nealina dirvožemio ir vandens ištekliai ir neteršia žemės bei maisto;

biologinės įvairovės išsaugojimas planetoje.

Bibliografija

1. Nebel B. Aplinkos mokslas: Kaip veikia pasaulis: 2 tomuose - M.: Mir, 1993 m.

2. Odum Yu. Ekologija: 2 tomuose - M.: Mir, 1986 m.

3. Reimers N. F. Gamtos ir žmogaus aplinkos apsauga: Žodynas-žinynas. - M.: Išsilavinimas, 1992. - 320 p.

4. Stadnitsky G.V., Rodionovas A.I. Ekologija.

5. M.: Aukštasis. mokykla, 1988. - 272 p.

Mokykliniuose ir universitetiniuose kursuose reikia atsižvelgti į ekosistemų, biocenozių, populiacijų ir bendruomenių sampratą ir pagrindines savybes. Šių apibrėžimų ir objektų esmės idėja pateikiama biologijos ir ekologijos rėmuose. Tokios sąvokos dažnai paliečiamos ir geografijoje. Šiuolaikinis mokslas mano, kad mus supančio pasaulio prigimtis yra vientisa sistema. Nesvarbu, kokia jo aplinka – vanduo ar gyvenantis sausumoje.

Teorinis požiūris

Ekosistemos ir biogeocenozės savybės nagrinėjamos bendro mokslo, skirto sudėtingoms sistemoms, rėmuose. Šios krypties pradininkas L. von Bertalanffy, dirbęs XX a. Maždaug keturiasdešimtojo dešimtmečio pabaigoje jis paskelbė keletą darbų, kuriuose buvo nagrinėjama sisteminio požiūrio į daugelį mus supančio pasaulio problemų galimybė. Šiais laikais jo sukurta teorija tampa vis reikšmingesnė gamtos krizės ir antropomorfinės įtakos fone.

Bendroji teorija

Svarstant ekosistemos struktūrą ir savybes, pirmiausia svarbu nustatyti, apie ką iš esmės kalbame. Sistema paprastai naudojama nurodyti komponentus, kurie yra sujungti vienas su kitu ir sąveikauja, kad sudarytų visą objektą. Visuma paprastai suprantama kaip daugybės elementų suformuota vienybė, išsiskirianti griežtai apibrėžta struktūra, tai yra konkrečia atskirų dalių padėtimi ir griežtai apibrėžtu tarpusavio įtakos pobūdžiu.

Pagrindinės ekosistemos savybės:

• integracija;
• isolation;
• vientisumas;
• balansas;
• stabilumas;
• valdomumas;
• ilgaamžiškumas;
• atsiradimas.

Atsiradimas

Šis terminas paprastai suprantamas kaip universali natūralių ekosistemų savybė, paaiškinant, kad bendruomenė nėra paprastas komponentų, sujungtų į sistemą, savybių ir savybių suvestinė. Kai elementai yra sujungti vienas su kitu, atsiranda funkcinių masto vienetų, kurie turi savo unikalias savybes, kurios nėra būdingos ankstesniam lygiui, tai yra pirmiesiems komponentams. Naujos atsirandančios savybės nėra nuspėjamos remiantis informacija tik apie dalis, kurios sudarė tam tikrą vienetą.

Ekologai teigia, kad atsirandančios savybės yra bene pagrindinės ekosistemos savybės. Juos inicijuoja abipusė elementų įtaka vienas kitam, atsižvelgiant į komponentų prigimties išsaugojimą. Atsižvelgiant į tokias savybes, sistemos tyrimas yra įmanomas be visiško ir išsamaus visų įtrauktų elementų supratimo. Tai ypač svarbu ekologijai, kuri atsižvelgia į sistemas, kurios vienu metu sujungia tūkstančius ir tūkstančius elementų. Šiuo metu jų visų nuodugniai ištirti tiesiog neįmanoma. Mokslininkų užduotis yra aiškiai apibrėžti integralias savybes. Tam nustatomas naikinimas, gamyba pagal skirtingus lygius ir bendra biomasė. Tačiau jie neieško modelių, ypač jei jie neaprašo visos sistemos. Svarbu turėti idėją tik apie tokius procesus, kurie įtakoja ateitį ir gali būti nuspėjami.

Patvarumas

Ši ekosistemos savybė ir tokio objekto struktūra yra glaudžiai susijusios. Kalbant apie vidinių procesų reguliuojamus objektus, įprasta kalbėti apie galimybę grįžti į pradinį tašką. Pagrindinis reiškinio apibūdinimo dėsnis yra Le Chatelier-Brown teorija, teigianti, kad išorinė įtaka, provokuojanti nukrypimą iš stabilios padėties, sukelia pusiausvyros poslinkį, dėl kurio išorinis veiksnys tampa silpnesnis.

Svarstant ekosistemų savybes ir funkcijas, būtina atsižvelgti ir į tiesioginius ryšius, ir į atvirkštinis ryšys. Tiesioginis paprastai suprantamas kaip situacijos, kai vienas elementas tiesiogiai veikia antrąjį, tačiau tai nesukelia atvirkštinės reakcijos. Jei yra abipusė įtaka, grįžtamasis ryšys gali būti įrašomas. Kalbant apie bet kurią šiuolaikinę ekosistemą, grįžtamasis ryšys yra nepaprastai svarbus reiškinys, lemiantis atkaklumo lygį ir tolesnės pažangos galimybę. Yra teigiamų ir neigiamų atsiliepimų tipų.

Atsiliepimai

Analizuodami ekosistemos sampratą ir savybes, neabejotinai turėtumėte atkreipti dėmesį į tokius atsiliepimus, kuriuos sukelia procesas ir skatina jo judėjimą ta pačia kryptimi. Paprastai jie laikomi teigiamais. Taigi, jei iškirsite mišką, teritorija taps pelke, kurioje netrukus aktyviai kursis drėgmę kaupiančių sfagninių samanų populiacija. Tai veda prie dar didesnio vandens užsikimšimo.

Neigiamas grįžtamasis ryšys yra viena iš pagrindinių ekosistemos savybių, rodančių, kad tam tikras pirmasis elementas turi priešingą poveikį antrajam. Gamtoje tokio tipo ryšys pasitaiko dažniausiai ir pagrįstai laikomas svarbiausiu ekologijoje. Klasikinis pavyzdys iš išorinio pasaulio yra plėšrūno ir jo maisto santykis. Jei grobio populiacija didėja, plėšrūnai turi daugiau maisto, tai yra, atsiranda sąlygos daugintis ir daugėja. Tai skatina aktyvų grobio naikinimą, maitinimosi sąlygos tampa neigiamos, mažėja plėšriųjų gyvūnų gimstamumas. Pamažu medžiotojų mažėja, spaudimas grobiui mažėja, ratas prasideda iš naujo. Ši nepriklausomo reguliavimo logika vadinama dinamine pusiausvyra. Aplinkos apsaugos raktas yra šio reiškinio išlikimas.

Sistemos: kas tai?

Šiuo metu, sutelkiant dėmesį į pagrindines ekosistemų savybes, įprasta jas visas suskirstyti į tris dideles grupes:

• izoliuotas;
• uždaryta;
• atviras.

Pirmieji turi griežtai apibrėžtas ribas, o energija ir materija per jas neįeina ir neišeina. Tokios sistemos gali susidaryti tik dirbtinėmis sąlygomis. Uždariesiems priskiriami tie, kurie turi tik energijos mainus su išoriniu pasauliu. Galiausiai trečioji grupė – ekologinės sistemos, kurios keičiasi energija ir medžiaga su erdve. Tai natūralios sistemos.

Teorijos aktualumas

Ar galima įvardinti ypatingą ekosistemų savybę? Mokslininkai jau seniai nustatė, kad bendroji sistemų teorija yra svarbus aspektas aplinkos mokslas, leidžiantis suformuoti iš esmės naują metodiką. Ji gavo vardą sistemos analizė. Šio požiūrio rėmuose gamtos objektai ir mus supantis pasaulis yra sistemos, identifikuojamos atsižvelgiant į tyrėjų grupei keliamus tikslus. Sistema yra vientisas objektas, tuo pačiu gali būti laikomas sudėtingu daugelio komponentų deriniu.

Sistemos analizė leidžia nustatyti ekosistemos savybes ir nustatyti visus ryšius, kurių dėka ji tampa vienu objektu. Viduje tiriamasis darbas mokslininkai nustato, kokie procesai valdo sistemą, kaip ji yra susijusi su ją supančiu pasauliu ir kaip ji elgsis esant kokiam nors įtakojančiam veiksniui. Numatykite plėtros galimybes.

Apie parametrus

Apibūdinant biosferos, kaip pasaulinės ekosistemos, savybes, mažesnes komponentų asociacijas, būtina nustatyti pagrindinius parametrus ir juos aiškiai apibūdinti. Svarbiausi yra:

• apribojimai;
• atskirų komponentų savybės;
• viso objekto savybės;
• struktūrinės savybės;
• sistemos komponentų ir sluoksnių tarpusavio įtakos ypatumai;
• išorinio pasaulio ir nagrinėjamo agregato santykių specifika.

O kaip daugiau detalių?

Tiriant ekosistemos savybes bene sunkiausia yra nustatyti tikslias jos ribas. Tai tokia sudėtinga savybė, kuri daugiausia susijusi su objekto vientisumu. Taip yra dėl to, kad vidiniai ryšiai yra stipresni nei išoriniai. Tik tokiomis sąlygomis komponentų derinys gali būti stabilus prieš neigiamus aplinkinio pasaulio veiksnius.

Rodikliai, leidžiantys kiekybiškai ir kokybiškai apibūdinti natūralių komponentų derinį, suteikia idėją apie visas atskirų komponentų ir visos sistemos savybes. Norint tiksliai nustatyti struktūrą, reikia koreliuoti elementus, tarp jų atsiradusius ryšius, atsižvelgiant į laiko intervalus ir erdvę. Pastarasis yra aspektas, kuriuo remiantis nustatoma objekto komponentų padėties tvarka. Laikas yra rodiklis, leidžiantis suprasti sistemos būsenų pasikeitimą, atspindintį jos raidą. Iš struktūros galima spręsti, kokia stipri objekto hierarchija, kaip lygiai pavaldūs vienas kitam, kaip visa tai organizuojama kartu.

Apie ryšius ir elementus

Keitimasis informacija, energija, materija yra sudėtingos struktūros objekto ir jį supančio pasaulio ryšių forma. Daugeliu atžvilgių būtent šie mainai lemia sistemos ir ją supančios erdvės sąveikos esmę. Jei sistemoje yra jungčių, galime kalbėti apie atviras sienas, jų nesant objektas vertinamas kaip uždaras. Kartu būtina suprasti, kad ekosistema – tai ne tik organinės gyvybės formos, bet ir viskas, kas jas supa, tai yra abiotinė aplinka. Šie komponentai yra glaudžiai susiję vienas su kitu ir nuolat sąveikauja. Būtent šioje sudėtingoje abipusėje įtakoje susidaro ekosistema. Prieš įvardijant ypatingą ekosistemų savybę, visų pirma pateikiamas glaudus tarpusavio ryšys, leidžiantis kalbėti apie šį kompleksinį objektą kaip funkcinį vientisumą, pasižymintį priežasčių ir pasekmių ryšių buvimu. Visi komponentai veikia vienas kitą, sukeldami sistemoje stebimus procesus.

Ekologinės sistemos savybės yra tiesiogiai susijusios su medžiagų ciklu. Pavyzdžiui, jei pasvarstysime, ar ganymas turės įtakos dirvožemio savybėms ir ekosistemai, akivaizdu, kad tai tikrai bus rasta. Elementai, sudarantys sistemas, gali gaminti organines medžiagas, biologinį produktą. Išskirtinis natūralios struktūros objekto bruožas, palyginti su žmogaus pastangomis suformuotu dirbtiniu, yra tas, kad aplinkos stabilumas užtikrina ilgą, nevaržomą egzistavimą. Natūrali ekologinė sistema turi pakankamai išteklių apsisaugoti nuo neigiamų išorės veiksnių. Jo rezervai leidžia išlaikyti funkcijų ir struktūros pastovumą. Kuo didesnė ekologinė sistema, tuo daugiau joje yra smulkių struktūrinių komponentų ir jie turi savo dar mažesnio masto ekosistemas.

Apie matmenis

Įprasta atskirti sistemas:

• mikro;
• mezo;
• makrokomandas;
• globalus.

Pirmieji apima mažus objektus - tvenkinius, medžių kamienus, akvariumus. Antrame lygyje yra tvenkiniai ir miškai, upės ir ežerai. Makro – žemynai, zonos. Globalus yra biologinė sfera kaip vienas objektas.

Sąlygos ir matmenys

Ekologinės sistemos, atsiradusios sausumoje ir pasiekusios gana didelius dydžius, paprastai vadinamos biomais, jei jos apibūdina tam tikrą griežtai apibrėžtą geografinę sritį. Tai dykuma, taiga ir panašios žemės plotai. Biomas yra sudėtingas objektas. Tai įeina didelis skaičius mažesnio masto ekologinės sistemos, kurios visos yra glaudžiai tarpusavyje susijusios.

Įprasta kalbėti apie du ekologinės sistemos blokus, iš kurių vienas yra sudėtingas susijęs draugas tarpusavyje gyvūnų populiacija, o antra – buveinė ir ją formuojantys veiksniai. Pirmasis vadinamas biocenoze, antrasis – ekotopu. Ekosistema paprastai yra gyvosios gamtos elementas, veikiantis ir sudarytas iš biocenozės ir abiotinių komponentų. Tarp jų nuolat vyksta cheminių komponentų mainai, o saulės šviesa suteikia energijos procesams.

Sintezė ir energija

Vienas iš svarbiausių gyvų organizmų tipų mūsų planetoje yra fotoautotrofai, tai yra organizmai, kurie, esant saulės energijai, gali gaminti organines medžiagas iš mineralų. Fotosintezė gamina medžiagas, kurios vėliau naudojamos augalams aprūpinti energija. Šių komponentų dėka augalų gyvybės formos gali išlaikyti savo funkcijas ir daugintis. Be to, organinės medžiagos yra statybinė medžiaga fitomasei susidaryti.

Heterotrofai yra grybai, bakterijos ir didesnės gyvybės formos, mintančios fotoautotrofų sukurtu maistu. Gauti komponentai naudojami savo audiniams kurti ir energijai gyvybei gaminti. Heterotrofų metabolizmas apima energijos atsargų išsiskyrimą, medžiagų mineralizaciją, kurios metu atsiranda fosfatų ir nitratų. Tokie produktai yra būtini autotrofų gyvenimui. Taigi mūsų aplinkoje organizuojamas cheminių junginių ciklas.

Struktūriniai bruožai

Daugeliu atžvilgių ekosistemų savybes lemia konkretaus objekto struktūrinės organizacijos specifika. Yra keletas modelių, apibūdinančių atskirų dalių ryšius. Įvairios sistemosŠios taisyklės skiriasi, tačiau paprastai yra dviejų tipų elementai – gyvieji ir negyvieji komponentai. Organizmai yra biota. Sistema, apibūdinanti jų santykį su aplinka, leidžia mums suformuluoti, kokia yra ekologinės sistemos struktūra.

Paprastai, nustatant sudėtį ir struktūrą, atkreipiamas dėmesys į:

• neorganinės medžiagos;
• organinės medžiagos;
• oras, vanduo, substratas;
• gamintojai;
• vartotojai;
• naikintojai.

Apie ką tai?

Neorganinės medžiagos yra mineralai ir cheminiai komponentai, dalyvaujantys medžiagų apykaitos procese. Organinės medžiagos yra riebalai, baltymų struktūros, angliavandenių molekulės. Aplinka apima ne tik orą ir dirvožemį, bet ir klimatą bei jo ypatybes, fizikinius veiksnius (pavyzdžiui, temperatūrą). Į gamintojus įprasta priskirti autotrofus, galinčius pagaminti organines medžiagas iš paprastų neorganinių medžiagų naudojant saulės energiją. Pagrindiniai mūsų planetos gamintojai yra dumbliai, žalieji augalai ir kai kurios bakterijos.

Vartotojai yra plėšrūnai ir žolėdžiai gyvūnai. Trumpai tariant, tai apima įvairius heterotrofus, gyvūnus, kurie valgo įvairūs organizmai. Galiausiai, destruktoriai yra heterotrofai, galintys apdoroti negyvas organines medžiagas. Dažniausiai ši kategorija apima grybus ir bakterijas, nors yra keletas bestuburių veislių.

Tai įdomu

Neorganiniai, organiniai, cheminiai ir fiziniai veiksniai kartu sudaro biotopą, tai yra ekosistemos elementą, kuris neturi savo gyvybės. Kiti komponentai yra gyvybė, tai yra biocenozė. Destruktoriai, vartotojai, gamintojai yra objektai, formuojantys sistemos struktūrą. Gamintojai sugeba pagauti energiją ir ja remdamiesi sukurti cheminius ryšius, o jas maistui naudojantys vartotojai energijos atsargas eikvoja gyvybei. Tokiu būdu sukauptos energijos kiekiai anksčiau ar vėliau išsenka, padaras miršta, tapdamas maistu naikintojui, galinčiam sudėtingas organines medžiagas suskaidyti į mineralus, kurie gali būti maistu gamintojams. Ciklas kartojasi.

Ekologinės sistemos struktūra atspindi trijų pagrindinių gyvybės tipų tarpusavio ryšius, užtikrinančius dujų, kietųjų medžiagų ir skysčių cirkuliaciją planetoje. Jų atsakomybės sritis – saulės energijos apdorojimas. Ekosistemos, nepriklausomai nuo aplinkos, kurioje jos yra, visada yra nuolatinė abipusė gamintojų ir heterotrofų įtaka viena kitai. Kartu vyksta erdvinis atskyrimas, reguliuojantis sąveikos galimybes. Procesai, už kuriuos atsakingi autotrofai, yra aktyvūs viršutinėje sistemos pakopoje, kuri turi prieigą prie saulės šviesos, o heterotrofai yra intensyvesni apatinėje, kur yra prieiga prie nuosėdų, dirvožemio ir organinių medžiagų sankaupų.

1.2 tema. : Ekosistema ir jos savybės

Įvadas………………………………………………………………………………..3.

1. Ekosistema – pagrindinė ekologijos samprata …………………………………………………………4

2. Biotinė ekosistemos struktūra………………………………………………………………………………………………………………………………

3. Aplinkos veiksniai………………………………………………………………….6

4. Ekosistemos funkcionavimas…………………………………………………………..12

5. Žmogaus poveikis ekosistemai………………………………………………14

Išvada………………………………………………………………………………….16

Literatūra………………………………………………………………………………………….17

Įvadas

Žodis "ekologija" sudarytas iš dviejų graikiškų žodžių: „oicos“, reiškiantis namą, būstą, ir „logotipus“ – mokslas ir pažodžiui verčiamas kaip mokslas apie namus, buveinę. Pirmą kartą šį terminą pavartojo vokiečių zoologas Ernstas Haeckelis 1886 m., apibrėždamas ekologiją kaip žinių sritį, tiriančią gamtos ekonomiką – bendrųjų gyvūnų santykių su gyvąja ir negyvąja gamta tyrimą, įskaitant visus draugiškus ir nedraugiškus santykius. su kuriais gyvūnai ir augalai tiesiogiai ar netiesiogiai liečiasi. Toks ekologijos supratimas tapo visuotinai priimtu ir šiandien klasikiniu ekologija yra mokslas, tiriantis gyvų organizmų ryšius su aplinka.

Gyvoji medžiaga yra tokia įvairi, kad ji tiriama įvairiais organizacijos lygiais ir skirtingais kampais.

Yra tokie biosistemų organizavimo lygiai (žr. priedus (1 pav.)).

Organizmas, populiacija ir ekosistemų lygiai yra klasikinės ekologijos interesų sritis.

Priklausomai nuo tyrimo objekto ir kampo, kuriuo jis tiriamas, ekologijoje susiformavo savarankiškos mokslo kryptys.

Autorius objekto matmenys Ekologijos studijos skirstomos į autekologiją (organizmas ir jo aplinka), populiacijos ekologiją (populiacija ir jos aplinka), sinekologiją (bendruomenės ir jų aplinka), biogeocitologiją (ekosistemų tyrimas) ir globalią ekologiją (Žemės aplinkos tyrimas). biosfera).

Priklausomai nuo tyrimo objektas ekologija skirstoma į mikroorganizmų, grybų, augalų, gyvūnų, žmonių ekologiją, agroekologiją, pramoninę (inžinerinę), žmogaus ekologiją ir kt.

Autorius aplinka ir komponentai atskirti žemės, gėlo vandens telkinių, jūrų, dykumų, aukštumų ir kitų aplinkos bei geografinių erdvių ekologiją.

Ekologija dažnai apima daugybę susijusių žinių šakų, daugiausia aplinkos apsaugos srityje.

Šiame darbe visų pirma nagrinėjami bendrosios ekologijos pagrindai, t. klasikiniai gyvų organizmų sąveikos su aplinka dėsniai.

1. Ekosistema – pagrindinė ekologijos samprata

Ekologija tiria gyvų organizmų ir negyvosios gamtos sąveiką. Ši sąveika, pirma, vyksta tam tikroje sistemoje (ekologinėje sistemoje, ekosistemoje) ir, antra, ji nėra chaotiška, o organizuota tam tikru būdu, pavaldi dėsniams.

Ekosistema yra gamintojų, vartotojų ir detritivorių rinkinys, kurie sąveikauja tarpusavyje ir su aplinka keisdamiesi medžiaga, energija ir informacija taip, kad ši viena sistema išliktų stabili ilgą laiką.

Taigi natūrali ekosistema pasižymi trimis savybėmis:

1) ekosistema būtinai yra gyvų ir negyvų komponentų rinkinys ((žr. priedą (2 pav.));

2) ekosistemoje vyksta visas ciklas, pradedant organinės medžiagos susidarymu ir baigiant jos skaidymu į neorganinius komponentus;

3) ekosistema kurį laiką išlieka stabili, tai užtikrina tam tikra biotinių ir abiotinių komponentų struktūra.

Natūralių ekosistemų pavyzdžiai yra ežeras, miškas, dykuma, tundra, žemė, vandenynas, biosfera.

Kaip matyti iš pavyzdžių, paprastesnės ekosistemos yra įtrauktos į sudėtingiau organizuotas. Kartu realizuojama sistemų, šiuo atveju aplinkos, organizavimo hierarchija.

Taigi, gamtos struktūra turėtų būti traktuojama kaip sisteminė visuma, susidedanti iš ekosistemų, susitalpinusių viena į kitą, iš kurių aukščiausia yra unikali globali ekosistema – biosfera. Jo rėmuose energija ir medžiaga keičiasi tarp visų gyvų ir negyvųjų komponentų planetos mastu. Visai žmonijai grėsminga katastrofa yra ta, kad pažeidžiama viena iš ekosistemos savybių: biosfera kaip ekosistema buvo pašalinta iš stabilumo būsenos dėl žmogaus veiklos. Dėl savo masto ir tarpusavio santykių įvairovės jis neturėtų nuo to mirti, pereis į naują stabilią būseną, kartu keisdamas savo struktūrą, pirmiausia negyvą, o po to neišvengiamai ir gyvą. Žmogus, kaip biologinė rūšis, turi mažiau galimybių nei kiti prisitaikyti prie naujų, greitai kintančių išorinių sąlygų ir greičiausiai išnyks pirmas. Pamokantis ir aiškus to pavyzdys – Velykų salos istorija.

Vienoje iš Polinezijos salų, vadinamoje Velykų sala, dėl sudėtingų migracijos procesų VII amžiuje iškilo uždara, nuo viso pasaulio izoliuota civilizacija. Esant palankiam subtropiniam klimatui, per šimtus gyvavimo metų ji pasiekė tam tikras išsivystymo aukštumas, sukurdamas unikalią kultūrą ir raštą, kuris iki šiol yra neiššifruojamas. O XVII amžiuje ji žuvo be pėdsakų, iš pradžių sunaikindama salos florą ir fauną, o vėliau pati sunaikindama progresuojančią žiaurumą ir kanibalizmą. Paskutiniai salos gyventojai nebeturėjo valios ir medžiagos statyti gelbstinčias „Nojaus arkas“ – valtis ar plaustus. Savo atminimui dingusi bendruomenė paliko pusiau dykumos salą su milžiniškomis akmeninėmis figūromis – buvusios galios liudininkais.

Taigi ekosistema yra svarbiausias supančio pasaulio struktūros struktūrinis vienetas. Kaip matyti iš fig. 1 (žr. priedą), ekosistemų pagrindą sudaro apibūdinta gyvoji medžiaga biotinis struktūra , o buveinė, kurią nustato agregatas Aplinkos faktoriai . Pažvelkime į juos išsamiau.

2. Biotinė ekosistemų sandara

Ekosistema grindžiama gyvos ir negyvosios materijos vienybe. Šios vienybės esmė pasireiškia toliau. Iš negyvosios gamtos elementų, daugiausia CO2 ir H2O molekulių, veikiant saulės energijai, sintetinamos organinės medžiagos, kurios sudaro visą planetos gyvybę. Organinių medžiagų kūrimo procesas gamtoje vyksta vienu metu su priešingu procesu – šios medžiagos suvartojimu ir skilimu į pradinius neorganinius junginius. Šių procesų derinys vyksta įvairių hierarchijos lygių ekosistemose. Kad šie procesai būtų subalansuoti, gamta sukūrė tam tikrą gyvosios medžiagos sistemos struktūra .

Varomoji jėga bet kurioje materialioje sistemoje yra energija. Į ekosistemas jis patenka daugiausia iš Saulės. Augalai dėl juose esančio chlorofilo pigmento sugauna saulės spinduliuotės energiją ir panaudoja ją bet kokios organinės medžiagos pagrindui – gliukozei C6H12O6 – sintetinti.

Taigi saulės spinduliuotės kinetinė energija paverčiama potencialia energija, kurią kaupia gliukozė. Iš gliukozės kartu su mineralinėmis maistinėmis medžiagomis, gautomis iš dirvožemio - maistinių medžiagų – susidaro visi augalų pasaulio audiniai – baltymai, angliavandeniai, riebalai, lipidai, DNR, RNR, tai yra planetos organinės medžiagos.

Be augalų, kai kurios bakterijos gali gaminti organines medžiagas. Jie sukuria savo audinius, kaupdami juose, kaip ir augaluose, potencialią energiją iš anglies dioksido, nedalyvaujant saulės energijai. Vietoj to jie naudoja energiją, kuri susidaro oksiduojantis neorganiniams junginiams, tokiems kaip amoniakas, geležis ir ypač siera (giliuose vandenynų baseinuose, kur saulės šviesa neprasiskverbia, tačiau kur gausiai kaupiasi vandenilio sulfidas, buvo aptiktos unikalios ekosistemos). Tai vadinamoji cheminės sintezės energija, todėl organizmai vadinami chemosintetika .

Taigi augalai ir chemosintetika, naudodami aplinkos energiją, iš neorganinių komponentų sukuria organines medžiagas. Jie vadinami gamintojų arba autotrofai . Gamintojų sukauptos potencialios energijos išlaisvinimas užtikrina visų kitų gyvybės rūšių egzistavimą planetoje. Vadinamos rūšys, kurios savo gyvybinei veiklai naudoja gamintojų sukurtas organines medžiagas kaip medžiagos ir energijos šaltinį vartotojai arba heterotrofai .

Vartotojai yra labai įvairūs organizmai (nuo mikroorganizmų iki mėlynųjų banginių): pirmuonys, vabzdžiai, ropliai, žuvys, paukščiai ir galiausiai žinduoliai, įskaitant žmones.

Vartotojai savo ruožtu skirstomi į keletą pogrupių pagal maisto šaltinių skirtumus.

Gyvūnai, kurie minta tiesiogiai gamintojais, vadinami pirminiais arba pirmos eilės vartotojais. Juos pačius vartoja antriniai vartotojai. Pavyzdžiui, triušis, valgantis morkas, yra pirmos eilės vartotojas, o lapė, medžiojanti triušį – antros eilės vartotojas. Kai kurios gyvų organizmų rūšys atitinka kelis tokius lygius. Pavyzdžiui, kai žmogus valgo daržoves, jis yra pirmos eilės vartotojas, jautiena – antros eilės vartotojas, o valgydamas plėšriąją žuvį – kaip trečios eilės vartotojas.

Pirminiai vartotojai, kurie minta tik augalais, vadinami žolėdžiai arba fitofagai . Antrojo ir aukštesnio užsakymo vartotojai - mėsėdžiai . Rūšys, valgančios ir augalus, ir gyvūnus, priskiriamos visaėdžiams, pavyzdžiui, žmonėms.

EKOLOGINĖ SISTEMA

3.1 Ekosistemos struktūra ir savybės

3.2 Maisto grandinės. Trofiniai lygiai

3.3 Energijos ir ekosistemų produktai

3.4. Dinaminiai procesai ekosistemoje

3.5. Ekosistemų tipai

Kaip žinia, gyvi organizmai ir jų negyvoji (abiotinė) aplinka yra neatsiejamai susiję vienas su kitu ir nuolat sąveikauja, formuodami ekosistemas.

Ekosistema – Tai visų gyvų organizmų, gyvenančių bendroje teritorijoje, visuma kartu su juos supančia negyva aplinka.

Ekosistema yra pagrindinis funkcinis ekologijos vienetas, nes ji apima ir organizmus, ir negyvąją aplinką – komponentus, kurie abipusiai įtakoja vienas kito savybes ir yra būtini gyvybei palaikyti tokia forma, kokia egzistuoja Žemėje.

Kiekviena sausumos ekosistema turi abiotinį komponentą – biotopas (gr. topos- vieta) – sklypas su tokiomis pačiomis kraštovaizdžio, klimato, dirvožemio sąlygomis; ir biotinis komponentas – biocenozė (gr. koinos – bendras) - visų gyvų organizmų, gyvenančių tam tikrame biotope, visuma (3.1 pav.). Biotopas yra bendra buveinė visiems bendruomenės nariams.

Biocenozes sudaro daugelio augalų, gyvūnų ir mikroorganizmų rūšių atstovai. Beveik kiekviena biocenozės rūšis atstovaujama daugybei skirtingų lyčių ir amžiaus individų. Jie susidaro gyventojų (arba populiacijos dalis) tam tikros rūšies ekosistemoje. Labai sunku biocenozę laikyti atskirai nuo biotopo, todėl įvedama tokia sąvoka kaip biogeocenozė (biotopas + biocenozė).

Biogeocenozė– siužetas žemės paviršiaus, kur tam tikru mastu biocenozė ir atitinkamos atmosferos dalys, litosfera, hidrosfera ir pedosfera išlieka vienalytės ir jų tarpusavio sąveikos pobūdis yra toks pat.

Ekosistemų požymiai:

1) nepriklausomybė nuo išorinių materijos ir energijos šaltinių, bet ne nuo saulės šviesos. Energija – tai gebėjimas dirbti.

2) gebėjimas užtikrinti medžiagų cirkuliaciją.

Ekosistemų pavyzdžiai: miškas, ežeras, pavienis ąžuolas. Biosfera yra didžiausia ekosistema.

Kartais ekologinė sistema vadinama biogeocenoze, tačiau šios dvi sąvokos nėra sinonimai.

Ekologinė sistema – bet koks organizmų ir jų aplinkos rinkinys. (gėlių vazonas, pilotuojamas erdvėlaivis, terariumas).

Biogeocenozės yra natūralūs dariniai. Bet kuri biogeocenozė yra ekosistema, bet ne kiekviena ekologinė sistema yra biogeocenozė.

Tiek didelės, tiek mažos ekosistemos paprastai neturi aiškių ribų. Pereinamoji zona tarp dviejų gretimų ekosistemų vadinama ekotonas . Ekotonas apima abiejų gretimų ekosistemų atstovus, taip pat dažnai gyvų organizmų rūšis, kurių šiose ekosistemose nėra, todėl ekotonas turi didesnę organizmų įvairovę nei gretimuose rajonuose.

biotinė dalis

abiotinė dalis (ekotopas)

Ryžiai. 3.1 Ekosistemos struktūra

Visi gyvi organizmai pagal mitybos tipą skirstomi į du. didelės grupės – autotrofai Ir heterotrofai. Funkciniu požiūriu biotinius komponentus galima suskirstyti į tris grupes.

Pirmoji organizmų grupė yra gamintojai (lot. gamintojams– kuriantys, gaminantys) arba autotrofinius organizmus (iš lot. automatinis- aš pats, trорhe-maistas), t.y. „būdami maistu patys“

Gamintojai arba autotrofai – tai organizmai, kurie kaip maistinę medžiagą naudoja paprastas neorganines medžiagas: vandenį, anglies dioksidą, nitratus, fosfatus ir kt. Gamintojai kaip energetinę medžiagą naudoja saulės šviesą arba cheminių reakcijų energiją. Jie skirstomi į foto- ir chemoautotrofus.

Fotoautotrofai naudoja saulės šviesą kaip energijos šaltinį, o daugiausia anglies dioksidą ir vandenį kaip maistinę medžiagą. Šiai organizmų grupei priklauso visi fotosintetiniai organizmai: žalieji augalai ir kai kurios bakterijos. Gyvenimo procese jie sintetina šviesoje esančias organines medžiagas – angliavandenius arba cukrų (CH 2 O) n, kuriais minta gyvūnai:

n CO 2 + n H 2 O = (CH 2 O) n + O 2

Fotosintezė(gr .nuotraukos- šviesa, sintezė– ryšys, sudėtis) – augalų, dumblių ir kai kurių bakterijų ląstelių organinių medžiagų sintezė iš neorganinių (CO 2, H 2 O, NH 3, PO 4 3-), dalyvaujant saulės šviesos energijai. Deguonis išsiskiria kaip šalutinis produktas.

6CO 2 + 6H 2 O + saulės energija = C 6 H 12 O 6 + 6O 2

Chemoautotrofai naudoja cheminių reakcijų metu išsiskiriančią energiją. Šiai grupei priklauso, pavyzdžiui, nitrifikuojančios bakterijos, kurios oksiduoja amoniaką į azoto rūgštį, o vėliau į azoto rūgštį:

2NH 3 + 3O 2 = 2HNO 2 + 2H 2 O + Q.

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

Šių reakcijų metu išsiskiriančią cheminę energiją (Q) bakterijos naudoja organinėms medžiagoms sintetinti.

pagrindinis vaidmuo organinių medžiagų kūrime priklauso žaliųjų augalų organizmams. Chemosintetinių bakterijų vaidmuo šiame procese yra palyginti mažas. Kasmet fotosintetiniai organizmai Žemėje sukuria apie 150 milijardų tonų organinių medžiagų, kurios kaupia saulės energiją.

Antroji organizmų grupė yra vartotojai (lat. vartoti- vartoti) arba heterotrofinius organizmus (gr. heteros- kitas, trofėjus- maistas), t.y. „maitinti kitais“.

Vartotojai arba heterotrofai naudoja paruoštas organines medžiagas kaip energijos ir maistinių medžiagų šaltinį. Vartotojai vykdo organinių medžiagų skilimo procesą. Jie skirstomi į fagotrofus (rp. fagos- ryjantys) ir saprotrofai (gr. sapros- supuvęs).

Fagotrofai minta tiesiogiai augalų ar gyvūnų organizmais. Tai daugiausia dideli gyvūnai – makrovartotojai.

Saprotrofai Mitybai jie naudoja organines medžiagas iš negyvų liekanų. Šiai grupei priklauso ir smulkūs organizmai (skruzdėlės, kirminai ir kt.), ir dideli gyvūnai (hienos, šakalai, varnos ir kt.).

Priklausomai nuo maisto šaltinių, fagotrofai skirstomi į tris pagrindines klases:

- fitofagas (žolėdis)– pirmos eilės vartotojai, mintantys vien augalais. Pavyzdžiui, paukščiai minta sėklomis, pumpurais ir lapais. Elniai ir kiškiai minta šakomis ir lapais. Žiogai sunaudoja visas augalų dalis.

- plėšrūnai (mėsėdžiai)– antros eilės vartotojai, mintantys vien žolėdžiais gyvūnais (fitofagais), taip pat trečios eilės vartotojai, mintantys tik mėsėdžiais. Pavyzdžiui, antriniai vartotojai yra vorai ir paukščiai, mintantys plėšriaisiais vabzdžiais, o silkėmis mintantys tunai. Vanagas ir sakalas, kurie medžioja gyvates ir dygliuoklius, taip pat ryklys, mintantis kitomis žuvimis, yra tretiniai vartotojai.

- eurifagai (visaėdžiai)– gali valgyti tiek augalinį, tiek gyvulinį maistą. Pavyzdžiui, kiaulės, žiurkės, lapės, tarakonai ir žmonės.

Trečioji organizmų grupė yra skaidytojai (lot. redukcija- restauravimas), arba ardytojai (lot. destructio- sunaikinimas).

Reduktoriai arba naikintojai – vartotojai, dalyvaujantys paskutiniame naikinimo etape, t.y. mineralizuojant organines medžiagas, kurias jos redukuoja iki neorganinių junginių (CO 2, H 2 O ir kt.). Reduktoriai išvalo natūralią aplinką nuo atliekų, grąžina medžiagas į ciklą, paversdami jas gamintojams prieinamomis formomis. Taigi gyvavimo ciklas atnaujinamas.

Skaidytojams daugiausia priskiriami mikroskopiniai organizmai (bakterijos, grybai ir kt.) – mikrovartotojai. Jie išskiriami į atskirą grupę, nes skaidytojų vaidmuo medžiagų cikle yra itin didelis. Be jų biosferoje kauptųsi krūvos organinių liekanų; išsektų gamintojams reikalingų mineralinių medžiagų atsargos, nutrūktų gyvybė mums žinoma forma.

Kadangi organizmai yra gana įvairūs mitybos tipais ir formomis, jie vienas su kitu įeina į sudėtingą trofinę (maisto) sąveiką. Vieni gamina produktus, kiti juos vartoja, treti paverčia neorganiniais pavidalais. Tokiu būdu jis susidaro nuoseklaus medžiagų pernešimo iš vieno organizmo į kitą grandinė, kuri vadinama trofinė grandinė.

Ekosistema, arba ekologinė sistema(iš senovės graikų kalbos οἶκος - būstas, gyvenamoji vieta ir σύστημα - sistema) - biologinė sistema, susidedanti iš gyvų organizmų bendruomenės ( biocenozė), jų buveinė ( biotopas), ryšių sistema, kuri keičiasi medžiaga ir energija.

Mokslininkai ekosistemas išskiria į mikroekosistemas (pavyzdžiui, medis), mezoekosistemas (miškas, tvenkinys) ir makroekosistemas (vandenynas, žemynas). Biosfera tapo pasauline ekosistema.

Egzistuoja savybės-ženklai, leidžiantys apibrėžti ekosistemos, veikiančios kaip teisinio reguliavimo objektas, sampratą. Jie apima:

1. Ekosistemos uždarumas. Jo nepriklausomas veikimas. Galima sakyti, kad, pavyzdžiui, vandens lašas, miškas, jūra ir kt. yra ekosistemos, nes kiekvienas iš šių objektų turi savo stabilią organizmų sistemą (blakstienas lašelyje, žuvis jūroje ir kt.). Ekologinių sistemų uždarumas įpareigoja atsižvelgti į visus gamtos išteklių naudotojus pasekmių aplinkai savo veiksmų, net jei nėra matomų poveikio gamtai apraiškų. Taigi kelio tiesimas atviroje vietoje, iš pirmo žvilgsnio, nepaveikia natūralios aplinkos. Tačiau esant tam tikroms sąlygoms, kelias gali tapti ekologinės nelaimės šaltiniu, pavyzdžiui, jei jis nutiestas neatsižvelgiant į potvynio vandens srautą, kuris susikaupęs gali suardyti žemės dangą.

2. Ekosistemų tarpusavio ryšys. Ši savybė reikalauja integruoto požiūrio naudojant gamtos objektus, kurie praktiškai vadinami kraštovaizdžiu. Pavyzdžiui, skiriant žemę dirbamai žemei ar vykdant melioraciją, būtina atsižvelgti į laukinės faunos atstovų migracijos kelius, išlaikyti nepažeistus pavienius krūmus, pelkes, pelkes ir kt., tai yra netrikdyti esamo kraštovaizdžio. srityje. Kraštovaizdinis požiūris leidžia užtikrinti bendrą aplinkosaugos prioritetą aplinkos tvarkyme, pagal kurį visi gamtos objektų naudojimo būdai turi būti pajungti gamtinės aplinkos ekologinės gerovės reikalavimams.

3. Bioproduktyvumas.Ši savybė prisideda prie ekosistemos savaiminio dauginimosi, vienos ar kitos funkcijos atlikimo, kas galiausiai lemia skirtingą gamtos objekto teisinį statusą. Taigi didelio derlingumo žemes reikėtų skirti žemės ūkio reikmėms, o nederlingas – kitai paskirčiai. Nustatant naudotojo mokesčius taip pat atsižvelgiama į produktyvumą gamtos objektas, apmokestinimo metu, atlyginant žalą ar įvykus draudžiamajam įvykiui.

Ekosistemos pavyzdys - tvenkinys su augalais, žuvimis, bestuburiais gyvūnais, jame gyvenančiais mikroorganizmais, kurie sudaro gyvą sistemos komponentą, biocenozė. Tvenkiniui kaip ekosistemai būdingos tam tikros sudėties dugno nuosėdos, cheminė sudėtis(jonų sudėtis, ištirpusių dujų koncentracija) ir fizikinius parametrus (vandens skaidrumą, metinių temperatūros pokyčių tendenciją), taip pat tam tikrus biologinio produktyvumo rodiklius, rezervuaro trofinę būklę ir specifines šio rezervuaro sąlygas.

Kitas ekologinės sistemos pavyzdys - lapuočių miškas V vidurinė juosta Rusija su tam tikra miško paklotės sudėtimi, dirvožemiu ir stabilia augalų bendrija, būdinga šiam miškų tipui, ir dėl to su griežtai apibrėžtais mikroklimato rodikliais (temperatūra, drėgmė, šviesa) ir gyvūnų organizmų kompleksu, atitinkančiu tokias aplinkos sąlygas. .

Svarbus aspektas, leidžiantis nustatyti ekosistemų tipus ir ribas, yra bendrijos trofinė struktūra ir biomasės gamintojų, jos vartotojų ir biomasę ardančių organizmų santykis, produktyvumo ir medžiagų bei energijos apykaitos rodikliai.

Ekosistema yra sudėtinga, savaime besiorganizuojanti, save reguliuojanti ir besivystanti sistema. Pagrindinė ekosistemos savybė yra santykinai uždara, stabili erdvėje ir laike materijos ir energijos srautai tarp biotinės ir abiotinės ekosistemos dalių. Iš to išplaukia, kad ne kiekviena biologinė sistema gali būti vadinama ekosistema, pavyzdžiui, akvariumas ar supuvęs kelmas nėra viena.

Tokios sistemos turėtų būti vadinamos žemesnio rango bendruomenėmis arba mikrokosmosais. Kartais jiems vartojama facies sąvoka (pavyzdžiui, geoekologijoje), tačiau ji negali visiškai apibūdinti tokių sistemų, ypač dirbtinės kilmės.

Ekosistema yra atvira sistema, kuriai būdingi medžiagų ir energijos įvesties ir išvesties srautai. Beveik bet kurios ekosistemos egzistavimo pagrindas yra tiesioginės (fotosintezės) arba netiesioginės (organinės medžiagos skilimo) formos saulės šviesos energijos srautas, kuris yra Saulės termobranduolinės reakcijos pasekmė. Išimtis yra giliavandenės ekosistemos („juodieji“ ir „baltieji“ rūkaliai), kurių energijos šaltinis yra vidinė žemės šiluma ir cheminių reakcijų energija.

Remiantis apibrėžimais, sąvokos „ekosistema“ ir „biogeocenozė“ nesiskiria, biogeocenozė gali būti laikoma visišku ekosistemos termino sinonimu. Tačiau yra plačiai paplitusi nuomonė, kad biogeocenozė gali būti ekosistemos analogas pačiame pagrindiniame lygmenyje, nes terminas „biogeocenozė“ labiau pabrėžia biocenozės ryšį su konkrečia žemės ar vandens aplinka. , o ekosistema reiškia bet kokią abstrakčią sritį. Todėl biogeocenozės dažniausiai laikomos ypatingu ekosistemos atveju.

Ekosistemoje galima išskirti du komponentus – biotinį ir abiotinį. Biotikas skirstomas į autotrofinius (organizmai, kurie pirminę energiją egzistavimui gauna iš foto- ir chemosintezės arba gamintojų) ir heterotrofinius (organizmai, kurie gauna energiją iš organinių medžiagų oksidacijos – vartotojai ir skaidytojai) komponentus, sudarančius trofinę ekosistemos struktūrą.

Vienintelis energijos šaltinis ekosistemos egzistavimui ir įvairių procesų joje palaikymui yra gamintojai, kurie saulės energiją (šilumą, cheminius ryšius) sugeria 0,1–1, retai 3–4,5 % efektyvumo. pradinė suma. Autotrofai yra pirmasis ekosistemos trofinis lygis. Vėliau trofiniai lygiai ekosistemos formuojasi vartotojų sąskaita (2-as, 3-as, 4-as ir vėlesni lygiai) ir yra uždaromos skaidytojų, kurie negyvą organinę medžiagą paverčia mineraline forma (abiotiniu komponentu), kurią gali pasisavinti autotrofinis elementas.

Paprastai koncepcija ekotopas buvo apibrėžta kaip organizmų buveinė, kuriai būdingas tam tikras derinys aplinkos sąlygos: dirvožemis, gruntas, mikroklimatas ir tt Tačiau šiuo atveju ši sąvoka iš tikrųjų beveik identiška sąvokai klimato viršus.

Pavyzdžiui, į vandenyną įtekanti lava Havajų saloje suformuoja naują pakrantės ekotopą.

Šiuo metu ekotopas, priešingai nei biotopas, suprantamas kaip tam tikra teritorija ar vandens plotas su visu dirvožemių visuma ir savybėmis, dirvožemiais, mikroklimatu ir kitais veiksniais organizmų nepakeičiama forma. Ekotopų pavyzdžiai yra aliuviniai dirvožemiai, naujai susidarę vulkaniniai arba koralų salos, žmogaus iškasti karjerai ir kitos naujai suformuotos teritorijos. Tokiu atveju klimato viršus yra ekotopo dalis.

Biotopas- biotos transformuotas ekotopas arba, tiksliau, teritorijos atkarpa, kuri yra vienalytė gyvenimo sąlygomis tam tikroms augalų ar gyvūnų rūšims arba tam tikrai biocenozei susidaryti.