Классификация экологии.
Экологию можно разделить на три крупных подразделения. Аутэкология, демоэкология и синэкология.
Аутэкология – термин введен с 1996 г. изучает взаимоотношения с окружающей ее средой. Она главным образом определяет приделы устойчивости и предпочтение вида по отношению к различным экологическим факторам и исследует действие среды на морфологию, физиологию и поведение организма.
Дэмэкология или динамика популяции – это понятие введено в 1963 г. описывает колебание численности различных видов и устанавливает их причины.
Синэкология – термин введен в 1902 г. Она анализирует отношения между особями, относящихся к различным видам, данной группировки организмов, а также между ними и окружающей средой. Термин биоценология появился в 1812 г. является синонимом синэкологии.
Другие подразделения экологии изучают свойства среды и соответствия трем крупнейшим разделам биосферы. Морскому, наземному и пресноводному.
В настоящее время понятие экология приобрело широкое значение, оно используется тогда, когда хотят обратить внимание на условие существование и развитие того или иного объекта, явления, процесса.
Развитие экологии можно проследить на основе изменения и расширения ее предмета. Биологическая экология рассматривает условия существования живых организмов, а также взаимосвязь между организмами и средой, их обитания.
Глобальная экология призвана исследовать строение биосферы и влияние на нее антропогенных, геофизических и др. воздействий.
Предметом исследования экологии человека являются вопросы сохранения и развития здоровья людей с учетом связи человека с окружающей его природой и социальной средой. Социальная экология изучает систему природообщества, перспективы ее развития и гармонизации на различных уровнях: логическом, региональном и глобальном.
Среди естественных наук экология впервые включает в свое содержание интересы человека, вопросы улучшения условий жизнедеятельности людей.
Важнейшей основой экологии является системное познание, возможность представления связи живых организмов, в том числе человека и общества, со средой. Это позволяет определить ключевые понятия, раскрывающие особенности различных экосистем: экологическое воздействие экологическое противоречие экологическое развитие экологическая устойчивость.
Лекция №___2____
Тема: БИОСФЕРА И ЧЕЛОВЕК.
План:
1. Учение Вернадского В.И. о биосфере.
2. Состав и границы биосферы.
Учение Вернадского В.И. о биосфере.
Биосфера (греч. bios– жизнь sphaira - шар) – это сложная наружная оболочка земли, населенная организмами, которые в совокупности составляют живое вещество планеты. Это одна из важнейших геосфер земли являющаяся одним из основных компонентов природной среды, окружающей человека. Впервые термин биосфера был введен австрийским ученым Эдуардом Зюссом (1875 г.). Он понимал под биосферой тонкую пленку жизни на земной поверхности.
Роль и значение биосферы для развития жизни на нашей планете, столь велика, что уже в 30-х гг. XX в. возникла новое фундаментальное научное направление в естествознании - учении о биосфере, основоположником которого являлся великий русский ученый академик В.И. Вернадский. Принципиальное положение об учении Вернадского о биосфере органически сочетает подходы его предшественников. С одной стороны он рассматривает биосферу как оболочку земли, в которой существует жизнь. В этом плане Вернадский различает газовую, водную и каменную оболочки земного шара. Как составляющие биосферы области распространения жизни.
С другой стороны Вернадский подчеркивал, что биосфера не просто пространство, в котором обитают живые организмы. Ее состав определяется деятельностью живых организмов, представляет собой результат их совокупной химической активности, в настоящем и прошлом.
Всю совокупность живых организмов он обозначил термином живое вещество, противопоставляя его костному веществу, к которому относил все геологические образования не входящие в состав живых организмов и не созданные ими. Третья категория вещества в биосфере по Вернадскому это биокостное вещество. Сюда он причислял комплекс взаимодействующих живого и костного веществ (океанические воды, нефть, важнейшее значение как биокостное вещество имеет почва). Наконец существует биогенное вещество - это геологические породы, созданные деятельностью живого вещества (известняк, каменный уголь).
Вернадский считал, что земная кора представляет собой остатки былых биосфер. Земля и окружающая его среда сформировалось в результате закономерного развития всей солнечной системы. Около 4,7 млд. лет назад из рассеянного в протосолнечной системе, газо-пылеватого вещества образовалась земля. Как и другие планеты, земля получает энергию от солнца, достигающую Земли, в виде электромагнитного излучения. Солнечное тепло одно из самых главных слагаемых климата земли, основа для развития многих геологических процессов. Огромный тепловой поток исходит из земли. По новейшим данным масса земли составляет 6·1021 тонн, объем 1,083 ·1012 км3. Площадь поверхности 510,2 млн км2. Размеры, а следовательно и все земные ресурсы ограниченны. Наша планета имеет неоднородное строение и состоит из концентрических оболочек геосфер, внутренних и внешних. К внутренним относятся ядро, мантия, а к внешним литосфера, гидросфера, атмосфера и биосфера.
Состав и границы биосферы.
Биосфера являлась глобальной экосистемой и, как и любая экосистема, состоит из абиотической и биотической части.
Абиотическая часть представлена:
Почвой и подстилающими ее породами до глубины, где еще есть живые организмы.
Атмосферным воздухом до высот, на которых еще возможно проявление жизни.
Водной средой океанов, рек, озер и т.д.
Биотическая часть состоит:
Из живых организмов, осуществляющих важнейшую функцию биосферы, без которой не может существовать сама жизнь - биогенный ток атомов. Живые организмы осуществляют этот ток атомов, благодаря своему дыханию, питанию и размножению, обеспечивая обмен веществ между всеми частями биосферы.
В основе биогенной миграции в биосфере лежат два биохимических процесса:
Стремление к максимальному проявлению, т.е. к всюдности жизни;
Обеспечение выживания организмов, что увеличивает саму биогенную миграцию.
Эти закономерности проявляются, прежде всего, в стремлении живых организмов «захватить» все: от мало-мальски приспособленных для их жизни пространств, до наиболее благоприятных, создавая экосистему или ее часть. Но любая экосистема имеет свои границы, в том числе и биосфера.
При общем рассмотрении биосферы как планетарной экосистемы, особое значение приобретает представление о ее живом веществе, как о некой общей живой массе.
Под живым веществом Вернадского понимает все количество живых организмов планеты, как единое целое. Его химический состав подтверждает единство природы, он состоит из тех же элементов, что и неживая природа. Живое вещество образует тонкий слой в общей массе геосферы земли. По подсчетам ученых его масса составляет 2420 млр. Тонн, что более чем в 2000 раз меньше массы атмосферы. В планетарной биосфере выделяют континентальную и океаническую биосферы, которые отличаются геологическими, географическими, экологическими, биологическими, физическими и другими условиями.
Нижний предел распространения живых организмов ограничивается дном океана.
В литосфере эта цифра около 6 км. Фактически, жизнь в литосфере прослеживается до глубины 3 км. Т.о. вертикальная мощность океанической биосферы составляет 17 км., сухопутная до 12 км. Вверх, в атмосферу, биосфера простирается не выше 22-24 км. Следовательно, придел протяженности биосферы на Земле выражается цифрой 33-35 км.
В строении и морфологии биосферы исключительно важное значение для развития живого вещества имеют следующие ее элементы:
Слой живого вещества, так называемая живая пленка.
Педасфера или почвенный покров.
Ландшафтно-экологические системы – это функциональные системы, включающие живые организмы и среду их обитания.
Кора выветривания, т. е. зона разрушения и преобразования горных пород и минерально-геохимических изменений в верхней части зимней коры под воздействием различных факторов.
Древняя биосфера (палиосфера) - это комплекс горных пород, рельефных и др. ландшафтных компонентов залегающих ниже современной биосферы и погребенных под её новейшими образованьями: пр. это горные породы, рудные и нерудные минералы, химические элементы, широко используемые в промышленности.
Многочисленные минералы в верхней части земной коры и биосферы. Эта глина, известняк, боксит и т.д.
Природные воды осадочной оболочки.
Миллионы органических и органоминеральных соединений. Это уголь, графит, нефть, газ и т.д.
Минеральные ресурсы биосферы и земной коры, распространенные в форме свободных элементов: пр. золото, серебро, платина.
Таким образом, биосфера, по Вернадскому, представляет собой одну из геологических оболочек земного шара, глобальною систему земли, в которой геохимические и энергетические превращения определяются суммарной активностью всех живых организмов, т. е. живого вещества. Человек входит в эту систему как ее составляющая часть.
Лекция №__3___
ТЕМА: ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ.
План:
1. Концепция экосистем.
2. Динамика экосистемы.
3. Лимитирующие факторы.
4. Круговорот веществ в природе.
Концепция экосистемы.
«Любая единица (биосистема), включающая все совместно- функционирующие организмы (биотическое сообщество) на данном участке, и взаимодействие с физической средой, таким образом, что поток энергии создает четко определенные биотические структуры и круговорот веществ между живой и неживой частями, представляет собой биологическую систему или экосистему»
( Ю. Одум 1986г.)
К экосистемам можно относить биотические сообщества любого масштаба с их средой обитания (от пруда до мирового океана, от пня до лесного массива). В связи с этим выделяют:
Микро-экосистемы (пр. пень, подушка лишайника);
Мезо- косистемы (пр. пруд, озеро, степь);
Макро-экосистемы (пр. океан, континент);
Глобальная экосистема (пр. биосфера земли).
Продуценты – это производители продукции, которой питаются все остальные организмы. Это наземные зеленые растения, микроскопические водоросли, производящие органические вещества из неорганических соединений.
Консументы – это потребители органических веществ, среди них травоядные (корова, жираф) или плотоядные, питающиеся только мясом других животных, а также употребляющие и то и другое, т.е. всеядные (человек, медведь).
Редуценты - восстановители, возвращающие вещества из отмерших организмов, снова в неживую природу. Они разлагают органику до простых неорганических соединений и элементов. Возвращая в почву или в водную среду биогенные элементы, они завершают биохимический круговорот. К ним относятся бактерии, микроорганизмы, грибы.
Природные экосистемы – это открытые системы, они должны получать и отдавать вещества и энергию. Запасы веществ усвояемые организмами в природе не безграничны. Если бы эти вещества не использовались многократно, т. е. не были бы вовлечены в вечный кругооборот, то жизнь на земле была бы невозможна. Такой бесконечный круговорот (см. рис. 2) биогенных компонентов возможен лишь при наличии функционально различных групп организмов, способных осуществлять и поддерживать поток веществ извлекаемых ими из окружающей среды.
С точки зрения пищевых взаимодействий организмов трофическая структура экосистемы делиться на 2 яруса.
1. Верхний ярус – автотрофный ярус или «зеленый пояс», включающий фотосинтезирующие организмы создающие сложные органические молекулы из простых неорганических веществ.
2. Нижний ярус – гетеротрофный ярус или «коричневый пояс». Почвы и осадки, в которых преобладает разложение отмерших органических веществ в основном до простых и минеральных образований.
Однако, следует выделить ряд компонентов экосистем:
Неорганические вещества (углерод, азот, вода, углекислый газ) участвующие в круговоротах.
Органические соединения (белки, углеводы, жиры, гумусовые вещества) связывающие биотическую и абиотическую части.
Воздушную, водную, субстратную среды, включающие абиотические факторы.
Продуцентов – производителей продукции, которой потом питаются все остальные организмы (зеленые растения, производящие органические вещества из неорганических).
Консументов – потребителей органических веществ (I-го порядка: травоядные, II-го порядка: хищники, а так же всеядные).
Редуцентов или сапротрофав, питающихся гнилью – это гетеротрофные организмы, в основном бактерии и грибы, получающие энергию путем разложения, отмершего или поглощения растворенной органики.
Динамика экосистемы.
Экосистемы испытывают те же динамические процессы, что и ее популяция и сообщества: цикличность, смену популяций и биоценоз.
Цикличность – суточная, сезонная и многолетняя периодичность внешних условий и проявления внутренних эндогенных ритмов организма, достаточно синхронно отражаются в цикличности всего сообщества.
Суточные циклы, – наиболее резко выраженные в условиях климата высокой кантинентальности, где значительная разница между дневными и ночными температурами.
Сезонная цикличность – выражается в том, что на определенный период из биоценоза выпадают группы животных пи даже целые популяции (опадания листвы, спячки).
Многолетняя цикличность - проявляется благодаря флуктуациями климата. Многолетняя периодичность в изменении численности биоценоза вызванная резко неравномерным выпадением осадков по годам с периодическим повторением засух.
Экологическая сукцессия.
Под экологической сукцессией, Одум понимает вообще весь процесс развития экосистемы. Ученый Реймэрс дал определение: сукцессия – это последовательная смена биоценозов преемственно (по наследству) возникающая на одной и той же территории под влиянием природных факторов или воздействиях человека. Экологическая сукцессия происходит в определенный отрезок времени, в котором изменяется видовая структура сообщества и абиотическая среда его существования в плоть до кульминаций его развития, возникновения стабилизированной экосистемы, которую называют климаксом.
В этом состоянии система находится тогда, когда в ней на единицу энергии приходится максимальная биомасса и максимальное количество симбиотических связей между организмами. Для возникновения сукцессии необходимо свободное пространство в зависимости от первоначального состояния субстрата, различают вторичную и первичную сукцессию. Субстрат – это объект, на который воздействуют вещества (т.е. объект воздействия).
Первичная сукцессия – это если формирование сообществ начинается на первоначально свободном субстрате.
Вторичная сукцессия – это последовательная смена одного сообщества, существовавшего на данном субстрате другим, более совершенном для данных абиотических условий. Вторичная сукцессия часто является следствием деятельности человека. Классическим примером сукцессии является «старение» озерных экосистем. так называемая эвтрофикация (зарастание озер – от берегов к центру).
Последовательный ряд постепенно и закономерно сменяющих друг друга в сукцессиях сообществ называется сукцессиональной серией. Сукцессии разномасштабны и иерархичны также как и сами экосистемы.
Вода в жизни организма.
Вода физиологически необходима любой протоплазме и с экологической точки зрения является лимитирующим фактором, как в наземных, так и в водных местах обитания. Если там ее количества подвержено резким изменениям (т.е. приливы, отливы) или происходит ее потеря организмом сильно соленой воде астматическим путем (т.е. соль будет выгонять воду из организма, происходит обезвоживания).
В наземно-воздушной среде этот абиотический фактор характеризуется величиной количества осадка, влажностью, иссушающими свойствами воздуха и доступной площадью водного запаса.
Количества атмосферных осадков обусловлено физико-географическими условиями и неравномерно распределено на земном шаре, но для организмов важнейшими лимитирующими фактором является распределение осадков по сезоном года. В умеренных широтах даже при достаточном количестве годовых осадков, их неравномерное распределение может привести к гибели растений от засухи или от переувлажнения. Влажность воздушной среды измеряется обычно в показателях относительной влажности, т.е. в виде процента реального давления водяного пара от давления насыщенного пара при той же температуре. Понижение влажности ниже некоторого предела, при данной температуре, ведет к иссушающему действию воздуха.
Иссушающее действие воздуха имеет наиболее важное экологическое значение для растений. Подавляющее большинство растений всасывают воду корневой системой (корнями) из почвы. Иссушение почвы затрудняет всасывание. Адаптация растений к этим условиям – увеличение всасывающей системы и активной поверхности корней. Вода расходуется на фотосинтез, причем около 0,5 % всасывается клетками, а 97 – 99 % ее уходит на транспирацию (т.е. испарение через листья). Эффективность транспирации – это отношение прироста вещества (т.е. чистой, продукции) к количеству транспирированной воды. На получения каждого грамма живого вещества (зелени) тратится 500 гр. воды. Основная форма адаптации – не снижение транспирации, а прекращение роста в период засухи.
В зависимости от способов адаптации растений к влажности выделяют несколько экологических групп. Например: гигрофиты – наземные растения, живущие в очень влажных почвах и в условиях повышенной влажности (папирус); мезофиты – переносят незначительную засуху (древесные растения, травянистые растения и большинство культурных растений и др.); ксерофиты – растения сухих степей и пустынь, способные накапливать влагу в мясистых листьях и стеблях - суккуленты (алоэ, капуста и др.), а также обладающие большой всасывающей силой корней и способные понижать транспирацию с узкими, мелкими листьями - Склерофиты (верблюжьи колючки).
Доступный запас воды, т.е. такой воды которую способно поглощать корневая система растений.
У животных по отношению к воде выделяются свои экологические группы: гигрофилы – это влаголюбивые; ксерофилы - сухолюбивые, а также промежуточная группа мезофилы.
Способы регуляции водного баланса у них поведенческие, морфологические и физиологические. К поведенческим способом относятся перемещение в более влажные места, периодическое посещение водопоя переход к ночному образу жизни и др. К морфологическим адаптациям относятся: приспособления задерживающие воду в теле. Это раковины наземных улиток, роговые покровы у рептилий и т.д.
Физиологические приспособления направлены на образование метаболической воды, являющейся результатом обмена веществ и позволяющей обходиться без питьевой воды (верблюд, насекомые и др.). Человек погибает при 10 % потери воды.
Пойкилотермные животные более выносливы, так как им не приходится использовать воду для охлаждения, как теплокровным.
Лекция №__5____
Тема: ГЛОБАЛЬНЫЕ
ПРОБЛЕМЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ.
План:
1. Основные виды антропогенных воздействий.
2. Фотохимический туман (СМОГ).
Фотохимический туман (СМОГ).
Фотохимический туман (СМОГ) – представляет собой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов СМОГа входит озон, оксид азота и серы, многочисленные органические соединения, перекись углерода, называемая фотооксидантом.
СМОГ возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличие в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводорода и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации и безветрие, при мощной и, в течение суток повышенной, инверсии. Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождаемая инверсией необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ. Такие условия создаются в июне, сентябре и реже зимой. При продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода.
NO2 свет NO+O О+О2 О3
Атомарный кислород с молекулярным кислородом дают озон. Казалось бы, последний (озон), окислив оксид азота, должен снова превращаться в диоксид азота и молекулярный кислород: О3+ NO2 NO+O2, но это не происходит. Оксид азота вступает в реакцию с алкенами выхлопных газов, которые при этом расщепляются по двойной связи, и образуют осколки молекул и избыток озона. Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон (этот процесс в ночное время прекращается). В свою очередь озон также вступает в реакцию с алкенами, образуя характерные для смены оксиды, отличающиеся особой реакционной способностью. По своему физиологическому воздействию на организм человека, они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы, и часто являются причиной преждевременной смерти.
Лекция №___6___
Тема: Экологические принципы рационального использования природных ресурсов и охраны природы.
План:
1. Контроль выбросов в атмосферу.
2. Нормирование качества окружающей природной среды.
3. Защита окружающей среды от особых видов воздействия.
4. Юридическая ответственность за экологические правонарушения.
Биотехнологии.
Применительно к охране окружающей человека природной среды, биотехнологии можно рассматривать как разработку и создание биологических объектов, микробных культур, сообществ, их метаболитов и препаратов, путем включения их в естественные круговороты веществ, элементов, энергии и информации.
Биотехнологии принимаются при решении следующих вопросов:
· Утилизация твердой базы сточных вод и твердых бытовых отходов с помощью анаэробного сбраживания (без доступа кислорода).
· Биологическая отчистка природных и сточных вод от органических и неорганических соединений.
· Микробное восстановление загрязненных почв, получение микроорганизмов, способных нейтрализовать тяжелые металлы в осадках сточных вод.
· Компостирование отходов растительности, опад листьев соломы и т.д.
· Соединение биологически активного сорбирующего материала для отчистки загрязненного воздуха
Юридическая
Классификация экологии.
Экологию можно разделить на три крупных подразделения. Аутэкология, демоэкология и синэкология.
Аутэкология – термин введен с 1996 г. изучает взаимоотношения с окружающей ее средой. Она главным образом определяет приделы устойчивости и предпочтение вида по отношению к различным экологическим факторам и исследует действие среды на морфологию, физиологию и поведение организма.
Дэмэкология или динамика популяции – это понятие введено в 1963 г. описывает колебание численности различных видов и устанавливает их причины.
Синэкология – термин введен в 1902 г. Она анализирует отношения между особями, относящихся к различным видам, данной группировки организмов, а также между ними и окружающей средой. Термин биоценология появился в 1812 г. является синонимом синэкологии.
Другие подразделения экологии изучают свойства среды и соответствия трем крупнейшим разделам биосферы. Морскому, наземному и пресноводному.
В настоящее время понятие экология приобрело широкое значение, оно используется тогда, когда хотят обратить внимание на условие существование и развитие того или иного объекта, явления, процесса.
Развитие экологии можно проследить на основе изменения и расширения ее предмета. Биологическая экология рассматривает условия существования живых организмов, а также взаимосвязь между организмами и средой, их обитания.
Глобальная экология призвана исследовать строение биосферы и влияние на нее антропогенных, геофизических и др. воздействий.
Предметом исследования экологии человека являются вопросы сохранения и развития здоровья людей с учетом связи человека с окружающей его природой и социальной средой. Социальная экология изучает систему природообщества, перспективы ее развития и гармонизации на различных уровнях: логическом, региональном и глобальном.
Среди естественных наук экология впервые включает в свое содержание интересы человека, вопросы улучшения условий жизнедеятельности людей.
Важнейшей основой экологии является системное познание, возможность представления связи живых организмов, в том числе человека и общества, со средой. Это позволяет определить ключевые понятия, раскрывающие особенности различных экосистем: экологическое воздействие экологическое противоречие экологическое развитие экологическая устойчивость.
Лекция №___2____
Тема: БИОСФЕРА И ЧЕЛОВЕК.
План:
1. Учение Вернадского В.И. о биосфере.
2. Состав и границы биосферы.
Учение Вернадского В.И. о биосфере.
Биосфера (греч. bios– жизнь sphaira - шар) – это сложная наружная оболочка земли, населенная организмами, которые в совокупности составляют живое вещество планеты. Это одна из важнейших геосфер земли являющаяся одним из основных компонентов природной среды, окружающей человека. Впервые термин биосфера был введен австрийским ученым Эдуардом Зюссом (1875 г.). Он понимал под биосферой тонкую пленку жизни на земной поверхности.
Роль и значение биосферы для развития жизни на нашей планете, столь велика, что уже в 30-х гг. XX в. возникла новое фундаментальное научное направление в естествознании - учении о биосфере, основоположником которого являлся великий русский ученый академик В.И. Вернадский. Принципиальное положение об учении Вернадского о биосфере органически сочетает подходы его предшественников. С одной стороны он рассматривает биосферу как оболочку земли, в которой существует жизнь. В этом плане Вернадский различает газовую, водную и каменную оболочки земного шара. Как составляющие биосферы области распространения жизни.
С другой стороны Вернадский подчеркивал, что биосфера не просто пространство, в котором обитают живые организмы. Ее состав определяется деятельностью живых организмов, представляет собой результат их совокупной химической активности, в настоящем и прошлом.
Всю совокупность живых организмов он обозначил термином живое вещество, противопоставляя его костному веществу, к которому относил все геологические образования не входящие в состав живых организмов и не созданные ими. Третья категория вещества в биосфере по Вернадскому это биокостное вещество. Сюда он причислял комплекс взаимодействующих живого и костного веществ (океанические воды, нефть, важнейшее значение как биокостное вещество имеет почва). Наконец существует биогенное вещество - это геологические породы, созданные деятельностью живого вещества (известняк, каменный уголь).
Вернадский считал, что земная кора представляет собой остатки былых биосфер. Земля и окружающая его среда сформировалось в результате закономерного развития всей солнечной системы. Около 4,7 млд. лет назад из рассеянного в протосолнечной системе, газо-пылеватого вещества образовалась земля. Как и другие планеты, земля получает энергию от солнца, достигающую Земли, в виде электромагнитного излучения. Солнечное тепло одно из самых главных слагаемых климата земли, основа для развития многих геологических процессов. Огромный тепловой поток исходит из земли. По новейшим данным масса земли составляет 6·1021 тонн, объем 1,083 ·1012 км3. Площадь поверхности 510,2 млн км2. Размеры, а следовательно и все земные ресурсы ограниченны. Наша планета имеет неоднородное строение и состоит из концентрических оболочек геосфер, внутренних и внешних. К внутренним относятся ядро, мантия, а к внешним литосфера, гидросфера, атмосфера и биосфера.
Состав и границы биосферы.
Биосфера являлась глобальной экосистемой и, как и любая экосистема, состоит из абиотической и биотической части.
Абиотическая часть представлена:
Почвой и подстилающими ее породами до глубины, где еще есть живые организмы.
Атмосферным воздухом до высот, на которых еще возможно проявление жизни.
Водной средой океанов, рек, озер и т.д.
Биотическая часть состоит:
Из живых организмов, осуществляющих важнейшую функцию биосферы, без которой не может существовать сама жизнь - биогенный ток атомов. Живые организмы осуществляют этот ток атомов, благодаря своему дыханию, питанию и размножению, обеспечивая обмен веществ между всеми частями биосферы.
В основе биогенной миграции в биосфере лежат два биохимических процесса:
Стремление к максимальному проявлению, т.е. к всюдности жизни;
Обеспечение выживания организмов, что увеличивает саму биогенную миграцию.
Эти закономерности проявляются, прежде всего, в стремлении живых организмов «захватить» все: от мало-мальски приспособленных для их жизни пространств, до наиболее благоприятных, создавая экосистему или ее часть. Но любая экосистема имеет свои границы, в том числе и биосфера.
При общем рассмотрении биосферы как планетарной экосистемы, особое значение приобретает представление о ее живом веществе, как о некой общей живой массе.
Под живым веществом Вернадского понимает все количество живых организмов планеты, как единое целое. Его химический состав подтверждает единство природы, он состоит из тех же элементов, что и неживая природа. Живое вещество образует тонкий слой в общей массе геосферы земли. По подсчетам ученых его масса составляет 2420 млр. Тонн, что более чем в 2000 раз меньше массы атмосферы. В планетарной биосфере выделяют континентальную и океаническую биосферы, которые отличаются геологическими, географическими, экологическими, биологическими, физическими и другими условиями.
Нижний предел распространения живых организмов ограничивается дном океана.
В литосфере эта цифра около 6 км. Фактически, жизнь в литосфере прослеживается до глубины 3 км. Т.о. вертикальная мощность океанической биосферы составляет 17 км., сухопутная до 12 км. Вверх, в атмосферу, биосфера простирается не выше 22-24 км. Следовательно, придел протяженности биосферы на Земле выражается цифрой 33-35 км.
В строении и морфологии биосферы исключительно важное значение для развития живого вещества имеют следующие ее элементы:
Слой живого вещества, так называемая живая пленка.
Педасфера или почвенный покров.
Ландшафтно-экологические системы – это функциональные системы, включающие живые организмы и среду их обитания.
Кора выветривания, т. е. зона разрушения и преобразования горных пород и минерально-геохимических изменений в верхней части зимней коры под воздействием различных факторов.
Древняя биосфера (палиосфера) - это комплекс горных пород, рельефных и др. ландшафтных компонентов залегающих ниже современной биосферы и погребенных под её новейшими образованьями: пр. это горные породы, рудные и нерудные минералы, химические элементы, широко используемые в промышленности.
Многочисленные минералы в верхней части земной коры и биосферы. Эта глина, известняк, боксит и т.д.
Природные воды осадочной оболочки.
Миллионы органических и органоминеральных соединений. Это уголь, графит, нефть, газ и т.д.
Минеральные ресурсы биосферы и земной коры, распространенные в форме свободных элементов: пр. золото, серебро, платина.
Таким образом, биосфера, по Вернадскому, представляет собой одну из геологических оболочек земного шара, глобальною систему земли, в которой геохимические и энергетические превращения определяются суммарной активностью всех живых организмов, т. е. живого вещества. Человек входит в эту систему как ее составляющая часть.
Лекция №__3___
ТЕМА: ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ.
План:
1. Концепция экосистем.
2. Динамика экосистемы.
3. Лимитирующие факторы.
4. Круговорот веществ в природе.
Концепция экосистемы.
«Любая единица (биосистема), включающая все совместно- функционирующие организмы (биотическое сообщество) на данном участке, и взаимодействие с физической средой, таким образом, что поток энергии создает четко определенные биотические структуры и круговорот веществ между живой и неживой частями, представляет собой биологическую систему или экосистему»
( Ю. Одум 1986г.)
К экосистемам можно относить биотические сообщества любого масштаба с их средой обитания (от пруда до мирового океана, от пня до лесного массива). В связи с этим выделяют:
Микро-экосистемы (пр. пень, подушка лишайника);
Мезо- косистемы (пр. пруд, озеро, степь);
Макро-экосистемы (пр. океан, континент);
Глобальная экосистема (пр. биосфера земли).
Продуценты – это производители продукции, которой питаются все остальные организмы. Это наземные зеленые растения, микроскопические водоросли, производящие органические вещества из неорганических соединений.
Консументы – это потребители органических веществ, среди них травоядные (корова, жираф) или плотоядные, питающиеся только мясом других животных, а также употребляющие и то и другое, т.е. всеядные (человек, медведь).
Редуценты - восстановители, возвращающие вещества из отмерших организмов, снова в неживую природу. Они разлагают органику до простых неорганических соединений и элементов. Возвращая в почву или в водную среду биогенные элементы, они завершают биохимический круговорот. К ним относятся бактерии, микроорганизмы, грибы.
Природные экосистемы – это открытые системы, они должны получать и отдавать вещества и энергию. Запасы веществ усвояемые организмами в природе не безграничны. Если бы эти вещества не использовались многократно, т. е. не были бы вовлечены в вечный кругооборот, то жизнь на земле была бы невозможна. Такой бесконечный круговорот (см. рис. 2) биогенных компонентов возможен лишь при наличии функционально различных групп организмов, способных осуществлять и поддерживать поток веществ извлекаемых ими из окружающей среды.
С точки зрения пищевых взаимодействий организмов трофическая структура экосистемы делиться на 2 яруса.
1. Верхний ярус – автотрофный ярус или «зеленый пояс», включающий фотосинтезирующие организмы создающие сложные органические молекулы из простых неорганических веществ.
2. Нижний ярус – гетеротрофный ярус или «коричневый пояс». Почвы и осадки, в которых преобладает разложение отмерших органических веществ в основном до простых и минеральных образований.
Однако, следует выделить ряд компонентов экосистем:
Неорганические вещества (углерод, азот, вода, углекислый газ) участвующие в круговоротах.
Органические соединения (белки, углеводы, жиры, гумусовые вещества) связывающие биотическую и абиотическую части.
Воздушную, водную, субстратную среды, включающие абиотические факторы.
Продуцентов – производителей продукции, которой потом питаются все остальные организмы (зеленые растения, производящие органические вещества из неорганических).
Консументов – потребителей органических веществ (I-го порядка: травоядные, II-го порядка: хищники, а так же всеядные).
Редуцентов или сапротрофав, питающихся гнилью – это гетеротрофные организмы, в основном бактерии и грибы, получающие энергию путем разложения, отмершего или поглощения растворенной органики.
Продуцирование и разложение в природе.
Фотосинтезируемые организмы создают органические вещества на земле, т. е. продукцию в количестве 100 млрд. тон и примерно такое же количество веществ должно превращаться в результате дыхания в углекислый газ и воду. Без процессов дыхания и разложения, также как и без фотосинтеза, жизнь на земле была бы невозможна.
Дыхание это процесс окисления, который еще в древности справедливо сравнивали с горением, благодаря дыханию как бы «сгорает» накопленное при фотосинтезе органическое вещество. Различают: аэробное, анаэробное дыхание и брожение.
Аэробное дыхание – процесс обратный фотосинтезу, где окислитель - газообразный кислород - присоединяет водород.
Анаэробное дыхание происходит, обычно, в бескислородной среде и в качестве окислителя выступают другие неорганические вещества (пр. S, N, P)
Брожение – это такой анаэробный процесс, где окислителем становится само органическое вещество.
Посредством процесса аэробного дыхания организм получает энергию для поддержания жизнедеятельности и построение клеток. Бескислородное дыхание – это основа жизнедеятельности сапрофагов (бактерии, грибы, плесень). Аэробное дыхание значительно превосходит анаэробное дыхание в скорости. Если поступление детрита (частички отмершей органики) в почву или в донный осадок происходит в больших количествах то бактерии, грибы быстро расходуют кислород на его разложении, которое резко замедляется, но не останавливается. Вследствие «работы» организмов с анаэробным метаболизмом. Итак, в целом можно утверждать, что происходит некоторое отставание гетеротрофного разложения от продуцирования во времени.
Кроме биотических факторов в разложении принимают участие и абиотические (пожары).
Если бы мертвые организмы не разлагались бы гетеротрофными организмами и сопрафагами, для которых они служат пищей, все питательные вещества оказались бы в мертвых телах.
Гомеостаз экосистем.
Это способность биологических систем (организмов, популяции и экосистем) противостоять изменениям и сохранять равновесие. Для управления экосистемами не требуется регуляция извне – это саморегулирующаяся система, обеспеченная множеством управляющих механизмов. Например, субсистема: хищник – жертва.
Дата: 2019-02-25, просмотров: 391.
