
- •1. Биосфера — глобальная экосистема земли
- •Состав атмосферы
- •3. Состав и границы биосферы
- •4. Круговорот веществ в природе
- •Круговорот углерода
- •Круговорот фосфора
- •Круговорот азота
- •Пищевые цепи
- •Устойчивость экосистем
- •2. Эколого-экономические проблемы использования природных ресурсов
- •Источники и экологические последствия загрязнения атмосферы
- •Основные загрязнители атмосферы
- •Нормирование качества атмосферного воздуха
- •Экологические последствия загрязнения атмосферы
- •Возможное потепление климата («парниковый эффект»)
- •Нарушение озонового слоя
- •Кислотные дожди
- •Водные ресурсы
- •Земельные ресурсы
- •Лесные ресурсы
- •Минеральные ресурсы
- •Рекреационные ресурсы
- •Экологические законы
- •1. Все связано со всем; 2. Ничто не дается даром; 3. Все должно куда-то деваться; 4. Природа знает лучше.
- •Экологическая сукцессия
- •Эвтрофикация
Пищевые цепи
Живые организмы в экосистеме, мертвые их остатки и отбросы являются пищей для других организмов. Питательные вещества, таким образом, переходят из одного организма в другой, образуя непрерывные пищевые цепи. Начало пищевым цепям дают продуценты. Они усваивают из окружающей среды воду, неорганические (минеральные) соли, углекислый газ, кислород и с помощью фотосинтеза строят свое тело. Следующие звенья цепи питания составляют консументы, которые поедают как продуцентов, так и себе подобных. Консументы, которые питаются продуцентами, называются консументами 1-го порядка — это травоядные, или растительноядные, животные. Консументы, которые поедают травоядных 1 -го порядка, называются консументами 2-го порядка — это плотоядные животные (хищники). Хищники, питающиеся вторичными консументами, называются консументами 3-го порядка и т. д. Организмы, употребляющие один тип пищи, принадлежат к одному трофическому уровню (от греч. trophos — питающийся). Продуценты относятся к первому трофическому уровню, консументы 1-го порядка (травоядные) — ко второму, консументы 2-го порядка — к третьему уровню и т. д.
Дополнительные звенья в пищевой цепи составляют детритофаги, которые, питаясь отходами и трупами, могут стать добычей хищников (например, муравьед питается муравьями). Таким образом? биологическое вещество возвращается в биологический круговорот. В конце пищевой цепи находятся редуценты (деструкторы}, которые превращают отмершее органическое вещество в неорганические соединения. Но на этом пищевая цепь не обрывается. Неорганические соединения — продукты жизнедеятельности деструкторов — вновь усваиваются продуцентами, т. е. вновь вовлекаются в круговорот органического вещества в экосистемах.
Эти пищевые циклы могут быть простыми и сложными. Самый простой пищевой цикл — продуценты => редуценты (трава — гнилостные бактерий). Более сложные циклы в пищевой цепи — продуценты => консументы => редуценты. Наиболее сложные пищевые циклы в цепи — продуценты => консументы => детритофаги ==» консументы => редуценты (трава => гусеница => воробей => ястреб => червь => воробей => ворон => бактерии-деструкторы). Простые и сложные пищевые цепи связаны между собой, образуя обширную сеть. Она так и называется: пищевая сеть. Все звенья в пищевой сети строго уравновешены между собой. Если равновесие нарушается, то может произойти деградация экосистемы — ее вырождение.
Устойчивость экосистем
Экосистемы образовались в ходе длительной эволюции. Это — сложный и устойчивый природный процесс, способный путем саморегуляции противостоять изменениям среды и численности организмов.
В процессе эволюции в природных экосистемах сформировалось большое разнообразие видов. Структурная единица вида — популяция (от латин. populus— население) сохраняет определенную численность и пространство, а также воспроизводит себя в течение многих поколений. Популяции разных видов, обитающие на одной территории образуют единое сообщество—биоценоз (от греч. bios— жизнь и koinos — общий).
Что же обеспечивает устойчивое развитие биоценозов в экосистемах? Таких причин четыре.
Приспособленность организмов к внешним условиям.
Конкуренция организмов одного трофического уровня за обладание пищевыми ресурсами.
Способность популяций к самовосстановлению.
Плотность популяций, соответствующая пирамиде потоков энергии в экосистемах.
Приспособленность организмов к внешней среде вырабатывалась на протяжении многих сотен тысяч и миллионов лет. В результате появились организмы, живущие в воде, в воздухе, внутри и на поверхности земли и в разных климатических условиях: в суровой Арктике, знойных пустынях, влажных тропиках, высоко в горах и глубоко в море. Например, когда мы говорим об Африке, то перед глазами возникают слоны, жирафы, тропические леса. Если мы вспоминаем об Арктике, то мы представляем себе белых медведей, северных оленей, тундру. Когда мы говорим о пустынях, то видим верблюдов, варанов, скорпионов и саксаулы.
Некоторые организмы могут жить практически во всех климатических зонах. Их называют космополитами (от греч. kosmopolites — гражданин мира). К ним относятся, напр., злаки, птицы из семейства воробьиных. Другие же, наоборот, даже в пределах одной климатической зоны имеют очень ограниченные территории распространения. Их мы называем эндемиками (от греч. endemos — местный). К ним относится, например, русская выхухоль, которая обитает только в бассейнах Волги и Дона.
На каждом трофическом уровне экосистемы происходит борьба за первенство в обладании пищей. Это позволяет выжить популяциям, обладающим большей конкурентоспособностью (живучестью).
Конкурентоспособность растений зависит от скорости роста, плодовитости и приспособленности к количеству света, плодородию почвы, составу воды, увлажнению почвы, рельефу и др. Конкурентоспособность животных зависит от их плодовитости, развитости органов чувств (зрения, слуха, обоняния), скорости перемещения, силы, выносливости, образа жизни и др. Способность популяции к самовосстановлению после эпидемий, пожаров, засухи, заморозков, вулканических извержений и других катастроф позволяет ей быстро восстановить свою численность.
Оптимальная плотность популяций — количество особей одной популяции на единице площади или в единице объема, отвечающее пирамиде потоков энергии в экосистемах. В таких условиях биоценоз устойчив: хватает пищи для всех, рождаемость уравновешивается смертностью.
Однако при благоприятных условиях может произойти быстрое увеличение численности какой-либо популяции — так называемый популяционный взрыв. Потоки энергии нарушаются. Экосистема становится неустойчивой. В ней быстро истощаются пищевые ресурсы. Это приводит к вымиранию как самой популяции, испытавшей популяционный взрыв, так и других популяций в биоценозе.
Примером этому служат популяционные взрывы у саранчи. Огромные полчища саранчи полностью уничтожают всю траву, лишая корма себя и других. Экосистема быстро оскудевает, пищи не хватает, начинают гибнуть травоядные, за ними — хищники. Лишь после исчезновения саранчи биоценозы постепенно восстанавливаются.
Для устойчивости экосистемы опасны не только популяционные взрывы, но и резкое уменьшение численности какой-нибудь популяции. Это также нарушает обмен энергией и пищей между трофическими уровнями. Кроме того, сокращение численности популяции ниже определенных пределов может привести к ее вымиранию.
Большое значение для поддержания оптимальной плотности популяции имеют хищники (звери, птицы, рыбы, насекомые и др.). Они выполняют в сообществах животных роль санитаров.
Например, в северных районах решили уничтожить всех волков, которые бродили вокруг диких и домашних оленей. Поголовье оленей быстро увеличилось. Они вытоптали свои пастбища и начали гибнуть из-за недостатка пищи и болезней. Почему же это произошло? Люди не учли: волки нападают только на ослабевших животных, здоровые олени им «не по зубам». Волки сдерживали рост численности оленей и их конкурентоспособность, съедая больных и дряхлых.
Для чего же необходимо понимание факторов, влияющих на устойчивость экосистем? Для того, чтобы не предпринимать попытки вслепую изменять и регулировать взаимоотношения отдельных компонентов экосистем и обеспечить человеку более разумное и гармоничное существование на Земле.