- •1. Основные понятия.
- •Биосфера.
- •1.2. Концепция экосистемы.
- •1.3. Структура экосистемы.
- •1.4. Энергия в экологических системах.
- •2. Биогеохимические циклы.
- •2.1. Цикл углерода.
- •2.2. Цикл азота.
- •2.3. Круговорот воды.
- •2.4 Цикл фосфора.
- •3. Абиотические и биотические факторы среды.
- •3.1. Организм и экологический фактор.
- •Экологические факторы
- •3.2. Закон Либиха-Шелфорда.
- •3.3. Абиотические факторы.
- •3.4. Боитические факторы среды.
- •3.5. Местообитание и экологическая ниша.
- •3.6. Формы межвидовых связей в экосистемах.
- •3.7.Адаптация как фундаментальное свойство экологических систем.
- •4. Эволюция экосистем.
- •4.1. Экологические сукцессии.
- •4.2.Первичные и вторичные сукцессии.
- •4.3. Гомеостаз на уровне экосистем.
- •5. Свойства популяционной группы
- •Плотность популяции
- •5.2. Рождаемость
- •5.3. Смертность
- •5.4. Возрастной состав популяции
- •6. Пространственная структура популяций
- •6.1 Типы пространственного распределения
- •6.2 Пространственная дифференциация
- •7. Флуктуации численности популяций
- •8. Человеческая популяция.
- •8.1 Введение и определения
- •8.2. Регуляция численности населения
- •8.2.1. Древний мир
- •8.2.2. Страны Европы и сша.
- •8.2.3. Развивающиеся страны
- •Среднее число желаемых детей
- •Демографическая ситуация в России
- •8.2.5. Демографическая ситуация в Сибири
- •8.3. Емкость среды обитания
- •8.3.1 Пищевые ресурсы
- •8.3.2. Истощение ресурсов биосферы
- •9.Экология и здоровье человека.
- •9.1. Повышение роли городов в развитии общества - урбанизация
- •9.2. Влияние социальных условий урбанизированной среды на здоровье человека
- •I) Несоответствие быстрого нарастания социальных изменений медленно меняющимся биологических процессам.
- •3) Десинхроноз
- •4) Потеря нравственных ориентиров, снижение духовности в условиях урбанизированной среды.
- •5) Гиподинамия
- •10. Охрана природных экосистем.
- •10.1. Правовая охрана природы и ее составных компонентов.
- •Экологические системы, подлежащие правовой охране.
- •10.3. Право гражданина рф на благоприятную окружающую природную среду.
- •10.4. Качество естественной окружающей среды
- •10.5. Механизм охраны природной среды
- •10.6. Вред окружающей природной среде.
- •10.7. Формы ответственности за причинение вреда.
- •11. Приложение тексты
- •1. Почему так быстро в настоящее время растет население Земли?
- •2. Что же будет, когда ресурсы кончатся?
- •3. На сколько человек рассчитана Земля?
- •4. В какой форме может произойти резкое сокращение численности, которое часто называют демографическим коллапсом?
- •5. Каковы же биологические механизмы контроля над численностью людей?
- •6. Каковы сигнальные факторы? Регулируется ли численность человека только первичными (как считает большинство экологов) или к тому же еще и сигнальными факторами?
2. Биогеохимические циклы.
Даже имея достаточно энергии, организмы не могут функционировать и размножаться, если они не обеспечены элементами питания и веществами, необходимыми для роста и развития. Все необходимые для жизни химические элементы и соединения образуют еще одну (наряду с энергией) важную часть абиотической среды.
Химические элементы, в том числе все основные элементы протоплазмы, обычно циркулируют в биосфере по характерным путям из внешней среды в организмы и опять во внешнюю среду. Эти в большей или меньшей степени замкнутые пути называются биогеохимическими циклами. Движение необходимых для жизни элементов и неорганических соединений можно назвать круговоротом элементов питания.
Как известно, организмы состоят из тех же химических элементов, что и воздух, вода, минералы горных пород и почв. Из 110 существующих в природе элементов в организмах обнаружено около 90.
Наиболее важны среди них - углерод, водород, кислород, азот. Фундаментальные биологические процессы роста и размножения продуцентов представляют собой на химическом уровне поглощение из окружающей среды углерода, водорода, кислорода и других элементов в виде простых неорганических соединений и построение из этих атомов сложных систем органических молекул. Консументы осуществляют аналогичные химические преобразования, но начиная с более сложных веществ, получаемых с пищей.
Разложение и горение - это процессы обратные росту, ведущие к разрушению сложных органических молекул и построению из них атомов простых неорганических веществ – СО2, Н2О, NH3 и т.д. Это же происходит и в самих растениях, которые при дыхании окисляют вещества до СО2 и Н2О. Гораздо энергичнее минерализируют органические вещества животные и еще более энергично - микроорганизмы. Противоположные процессы образования и разрушения органических веществ в биосфере не могут существовать один без другого, они образуют один биологический круговорот атомов. Рассмотрим этот круговорот с точки зрения трех известных нам принципов: превращения вещества, энергии, накопления энергии.
Продолжительность отдельных циклов биологического круговорота
атомов, очень различна. Приведем следующие примеры: недолгое время живут растения - эфемеры, образующие весной пышный ковер в пустынях Средней Азии. За это время они успевают накопить органическое вещество, которое в начале лета, после их смерти в почве быстро разлагается до исходных продуктов - СО2, Н2О и т.д. Но уже в лесном ландшафте часть атомов углерода, заключенных в древесине, окислится до СО2 только после смерти деревьев, то есть через десятки или сотни лет. Наконец, если органическое вещество будет захоронено в осадочных породах и превратится в уголь, окисление которого произойдет только через несколько геологических периодов, круговорот углерода растянется на миллионы лет. В естественных экосистемах продуценты, консументы, детритофаги и редуценты четко взаимодействуют друг с другом, поглощая и выделяя различные вещества. Органика и кислород, образуемые фотосинтезирующими растениями, - это как раз то, что нужно консументам для питания и дыхания. Выделяемые консументами углекислый газ и минеральные вещества мочи – как раз те биогены, которые необходимы растениям - продуцентам.
Таким образом, видно, как основной принцип функционирования экосистем - получение ресурсов и избавление от отходов - подчиняется закону сохранения массы, поскольку атомы не исчезают, не возникают и не превращаются один в другой, они могут использоваться бесконечно в самых различных соединениях, и запас их никогда не истощится. Именно это и происходит в естественных экосистемах.
Ниже рассмотрим основные процессы круговорота веществ в природе.