Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теория и методика экологического образования дошкольников. Учебное пособие для СПО
.pdf
41
или технических факторов. Экологические кризисы и катастрофы явились причиной упадка и гибели не только древних земледельческих цивилизаций, но и крупных современных регионов. Примеры крупных
экологических и разномасштабных катастроф в наше время — гибель
экосистемы Аральского моря, чернобыльская катастрофа.
Экологическая сукцессия — процесс постепенного изменения
состава структуры и функций экосистем под влиянием внешних или
внутренних факторов. В настоящее время процессы сукцессии в экологических системах в результате деятельности предприятий нефтепереработки активно исследуются.
Загрязнением окружающей среды называется внесение в сре-
ду несвойственных ей химических, физических и биологических
агентов. В более широком смысле под загрязнением понимают неблагоприятное изменение окружающей среды, которое целиком или частично является результатом деятельности человека, прямо или косвенно влияет на распределение поступающей энергии, уровни радиации, физико-химические свойства природной среды и условия
существования живых организмов. В общем случае под загрязнителями понимают побочные продукты жизнедеятельности человека и
как биологического вида, и как социального творческого существа.
Для оценки и прогнозирования степени загрязнения используют экологический мониторинг.
Мониторинг — система наблюдений, измерений, оценки и про-
гноза состояния окружающей среды в соответствии с заранее подготовленной научно обоснованной программой [5].
Ритмические изменения в природной среде и энергетической
динамике обменных процессов называются биоритмами.
Несовпадение внутренних ритмов человека с ритмами окружа-
ющей среды может стать причиной болезненных явлений (бессонница, потеря работоспособности и т. д.)
Центральное место среди всех ритмических процессов занимают
суточные ритмы, имеющие наибольшее значение для организма. Ре-
42
акция организма на любое воздействие зависит от фазы суточного
ритма (т. е. от времени суток).
Климат также оказывает серьезное воздействие на самочувствие
человека, влияя на него через погодные условия. Погодные условия
включают в себя комплекс физических и химических факторов: атмосферное давление, влажность, движение воздуха, концентрацию кислорода, степень возмущенности магнитного поля Земли, уровень загрязнения атмосферы.
Фактор повышенной опасности — это опасность травмы, за-
болеваний, экономического ущерба или ухудшения качества окружающей среды. Большинство факторов повышенной опасности являются результатом воздействия различных элементов окружающей
среды.
Физические факторы повышенной опасности: ионизирующие
излучения, шум, землетрясения, ураганы, торнадо, пожары, наводнения и засухи.
Химические факторы повышенной опасности: вредные химиче-
ские вещества в воздухе, воде и продуктах питания.
Биологические факторы повышенной опасности: болезнетвор-
ные бактерии и вирусы, пыльца растений, паразиты и нападения голодных или злобных животных [5].
Факторы повышенной опасности как следствие культурной де-
ятельности человека: условия труда и быта, курение, питание,
наркотики, злоупотребление алкоголем, вождение автомобиля, криминальные нападения, небезопасные занятия сексом и нищета.
43
6. БИОЦЕНОЗЫ: СВОЙСТВА, СТРУКТУРА,
РАЗНООБРАЗИЕ, ЭВОЛЮЦИЯ
Биоценозом называют совокупность живых существ, которые
населяют определенную территорию, отличающуюся от других по
ряду показателей. Все организмы имеют одинаковые потребности в
условиях окружающей среды. Жизнь биоценоза представляет собой
иерархические отношения, в которых каждый из участников играет
свою роль [5].
Видовое разнообразие биоценоза. Биологические единства
формируются в процессе совместного существования организмов на
протяжении долгого времени. Видовой состав каждого биоценоза
уникален. Его разнообразие зависит от возраста: чем он моложе, тем
меньше в нем видов организмов. Видовое разнообразие наблюдается
в сложившихся и зрелых биоценозах.
Структура биоценоза. Видовая структура характеризует разно-
образие и численность представителей разных групп в конкретном
биологическом единстве. Различают богатые и бедные биоценозы. В
любом из них есть доминанты, формирующие его внешний облик.
Доминантные виды, без которых невозможно существование остальных организмов, называются эдификаторами. С их сокращением меняется сам биоценоз.
Пространственная структура. Пространственная структура
характеризуется распределением растений. Ярусами называют вертикальную структуру сообщества, каждый из них обладает неповторимыми характеристиками. Древесный ярус представлен высокими деревьями. Их листва хорошо пропускает солнечные лучи, которые ловит второй ярус деревьев — подпологовый. В условиях затенения
образуется ярус подлеска, представителями которого являются кустарники и низкорослые деревца. Ярус подроста представлен молодыми деревьями, которые в перспективе могут вырасти до первого
яруса. Лесные травы и многолетние растения формируют травяно-
44
кустарничковый ярус. Почву покрывает собой мохово-лишайниковый
ярус. Пространственная структура растений влияет на видовой состав
животных.
Экологическая структура. Экологическая структура выражена
определенным соотношением экологических групп организмов, которые выполняют в биоценозе определенные функции. Количество
всех живых существ зависит от неорганической среды. Трофическая
структура характеризуется пищевым взаимоотношением различных
видов. Автотрофные организмы питаются органическими веществами, которые сами и создают. Гетеротрофы используют в качестве источника энергии готовые органические соединения животного и растительного происхождения [5].
Состав биоценоза. Биологическое единство формируется на ос-
нове взаимодействия фитоценоза, зооценоза и микробиоценоза.
Фитоценоз представляет основу биоценоза, в нем протекают
процессы создания и переработки органического вещества. От фитоценоза зависят облик, структура, климат и видовое разнообразие конкретного единства. В подобном единстве существуют положительные
и отрицательные взаимодействия. Главным качеством фитоценоза
является устойчивость во времени: он способен поддерживать собственное существование без постороннего вмешательства. Совокупность различных видов живых существ, обитающих в одном биологическом сообществе, называют зооценозом. Ему тоже отведена важная экологическая роль.
Зооценоз участвует в ускорении преобразования энергии, сохра-
няет структуру фитоценоза. У каждого вида животных есть определенная функция.
Под микробиоценозом подразумевают совокупность всех микроорганизмов, которые существуют в условиях одного сообщества.
Сюда входят существа как растительного, так и животного происхождения [5].
Организмы в составе биоценоза. Фитоценоз чаще всего пред-
ставлен как высшими, так и низшими растениями. Видовое богатство
45
обуславливают климатические условия. Общее количество организмов зависит от внешних условий и возраста самого биоценоза. Все
участники фитоценоза действуют друг на друга, поэтому совместная
жизнь накладывает отпечаток на внешний облик единства. Животные
в составе зооценоза всегда представлены несколькими поколениями.
Человек своими действиями может нарушить или полностью разрушить этот структурный компонент биоценоза.
Микробиоценоз объединяет бактерии, грибы, низшие водоросли.
Отличие биоценоза от агроценоза и экосистемы:
Агроценоз — это система, которую создал человек для своих
нужд. Видовой состав и отношения между организмами в биоценозе
формируются на протяжении долгого времени. В агроценозе всегда
господствует искусственный отбор. Люди создают искусственные
единства для того, чтобы вырастить сельскохозяйственные культуры
или животных.
Биоценозы получают извне только солнечную энергию. Продуктивность агроценоза всегда можно повысить за счет мелиорации,
внесения удобрений. Научная литература дает схожие объяснения
терминам «биоценоз» и «экосистема», поэтому их часто взаимозаменяют [5].
Жизнедеятельность организмов в каждой экосистеме возможна
при постоянной выработке энергии. Различают простые и сложные,
искусственно созданные и природные экосистемы.
Примеры биоценоза. Возникший естественным путем луг от-
личается однородным рельефом. Доминирующими организмами в
нем являются травы. Первый ярус представлен низкорослыми многолетниками, в том числе клевером, будрой, мышиным горошком. На
втором ярусе растут злаковые культуры: мятлик, тимофеевка, тысячелистник, кострец безостый. Большинство растений являются медоносами, поэтому на лугах летом много пчел, бабочек и шмелей. Зеленью питаются насекомые, в том числе гусеницы, кузнечики и жуки.
Земноводные и пресмыкающиеся животные служат источником пищи для хищных птиц и крупных млекопитающих.
46
Роль биоценоза. Биологические сообщества благодаря постоян-
ному превращению энергии обеспечивают круговорот веществ в природе. Крупные биоценозы являются источником кислорода, задерживают вредные газы и пыль. Биоценозы водоемов — это источники
питьевой воды. Антропогенная деятельность приводит к разрушению
естественных биологических единств. На их восстановление уходят
века. Человек страдает от таких катастроф в первую очередь.
Видовая структура биогеоценоза (экосистемы). Видовая
структура БГЦ, или экосистемы, — разнообразие видов всех
входящих в БГЦ (или экосистему) популяций и соотношение этих
видов по численности (или биомассе) и плотности популяций.
В каждой экосистеме происходит естественный отбор организмов, наиболее приспособленных к данным экологическим условиям.
Различают экосистемы, богатые видами (коралловые рифы,
дождевые тропические леса и др.) и бедные ими (арктическая тундра,
пустыни, болота и др.).
Виды-доминанты — виды, преобладающие по численности особей или занимающие большую площадь в данной экосистеме.
Виды-эдификаторы — виды-доминанты (чаще растения, иногда
животные), играющие главную роль в определении состава, структуры и свойств экосистемы путем создания среды для всего сообщества
(в ельнике — ель, в березняке — береза и т. д.) [5].
Например, в еловом лесу освещенность значительно меньше, а
температура воздуха ниже, чем в лиственном; дождевые воды, стекающие с крон елей, имеют кислую реакцию, а под деревьями
формируется мощная подстилка из очень медленно разлагающейся
хвои с низким содержанием гумуса. В результате ель в процессе своей жизнедеятельности настолько изменяет условия среды, что данный
биотоп становится непригодным для существования многих видов
организмов и заселяется только видами, хорошо приспособленными к
жизни в таких условиях.
47
Роль редких и малочисленных видов. Они увеличивают раз-
нообразие связей в сообществе и служат резервом для замещения видов-доминантов.
Чем специфичней условия среды, тем беднее видовой состав и
выше численность отдельных видов. И наоборот, в богатых сообществах все виды малочисленны.
Чем выше видовое разнообразие, тем устойчивее сообщество.
Пространственная и экологическая структуры биогеоценоза.
Пространственная структура — распределение организмов (в
основном растений) по достаточно четко ограниченным в
пространстве (по вертикали и / или по горизонтали) элементам
структуры — ярусам и микрогруппировкам.
Ярусы характеризуют вертикальное расчленение фитоценозов.
Их образуют надземные вегетативные органы растений и их корневые системы.
Основной фактор, определяющий вертикальное распределение
растений, — количество света, обусловливающее температурный и
влажностный режимы на разных уровнях над поверхностью почвы в
биогеоценозе. Верхние ярусы образуются светолюбивыми и лучше
приспособленными к колебаниям температуры и влажности воздуха
растениями; в нижних ярусах обитают растения, менее требовательные к свету.
Ярусы хорошо выражены в лесу (древесный, кустарниковый,
травянистый, моховой и т. д.). Животные также распределены по ярусам (обитатели кустарников, мохового покрова, почвы и т. д.).
Подземная ярусность фитоценозов выражена слабо или отсутствует. Как правило, общая масса подземных органов закономерно
снижается сверху вниз.
Мозаичность — расчлененность (неоднородность) биогеоценоза по горизонтали, выражающаяся в наличии в нем различных микрогруппировок, которые различаются видовым составом, количественным соотношением разных видов, продуктивностью и другими признаками и свойствами.
48
Мозаичность обусловлена:
- неоднородностью микрорельефа;
- особенностями биологии размножения и форм растений;
- деятельностью растений, животных и человека (образованием
муравейников, вытаптыванием травостоя, выборочной вырубкой деревьев и др.) [5].
Экологическая структура БГЦ — это соотношение различных
экологических групп организмов, составляющих данный биогеоценоз.
Разнообразие и обилие представителей той или иной экологической группы зависят от условий среды (в пустынях преобладают приспособленные к жизни в условиях недостатка воды растения ксерофиты и животные ксерофилы, в водных сообществах — растения
гидрофиты и животные гидрофилы и т. д.) и складываются в течение
длительного времени в определенных климатических, почвенногрунтовых и ландшафтных условиях строго закономерно [5].
Это разнообразие обеспечивает высокую плотность организмов
в расчете на единицу территории, их максимальную биологическую
продуктивность и оптимальные конкурентные отношения.
Сообщества со сходной экологической структурой могут иметь
разный видовой состав, так как одни и те же экологические ниши могут занимать разные виды (пример: одну и ту же экологическую нишу в европейской тайге занимает куница, в сибирской — соболь).
Трофическая структура экосистемы. Круговорот веществ и
поток энергии в экосистемах. Все организмы в любой экосистеме
объединяет общность питательных веществ и энергии, необходимых
для поддержания жизни. Необходимое условие существования
экосистемы — постоянный приток энергии извне. Основным
способом движения веществ и энергии в экосистеме является
питание.
Трофический уровень — совокупность организмов, объединенных типом питания.
49
Различают следующие трофические уровни:
– первый уровень образуют автотрофные организмы (продуцен-
ты), создающие органические вещества из неорганических за счет
солнечной энергии;
– второй трофический уровень образуют травоядные животные
(консументы 1-го порядка: гусеницы бабочек, мыши, полевки, зайцы,
козы и т. п.), потребляющие органические вещества, созданные растениями-продуцентами;
– третий трофический уровень составляют плотоядные животные (консументы 2-го порядка: хищные насекомые, насекомоядные
птицы и т. п.), поедающие мелких травоядных животных;
– четвертый трофический уровень образуют плотоядные животные (консументы 3-го порядка: хищные птицы и звери), потребляющие консументов 2-го порядка, и т. д.
Плотоядные животные могут переходить с третьего на четвертый уровень и обратно, а также на более высокие трофические уровни.
Трофическая (пищевая) цепь (или цепь питания) — ряд организмов, связанных друг с другом пищевыми взаимоотношениями
(путем поедания одних видов другими) и составляющих определенную последовательность, по которой осуществляются круговорот
веществ и поток энергии в экосистеме путем их передачи с одного
трофического уровня на другой [5].
Отдельными звеньями трофической цепи являются организмы,
принадлежащие к разным трофическим уровням.
Трофическая сеть экосистемы — сложное соединение
всех характерных для данной экосистемы цепей питания, в которых
звенья одной цепи являются составными частями других цепей.
Трофическая сеть отражает трофическую структуру экосистемы.
Типы трофических цепей:
– пастбищные цепи (цепи выедания или потребления) начинаются с фотосинтезирующих организмов-продуцентов. На суше: растения → насекомые → насекомоядные птицы → хищные птицы или
растения → растительноядные млекопитающие → хищные млекопи-
50
тающие; в море: водоросли и фитопланктон → низшие ракообразные
(зоопланктон) → рыбы → млекопитающие (и частично птицы). Пастбищные цепи преобладают в морях на относительно небольших глубинах;
– детритные цепи (цепи разложения) начинаются с отмерших
мелких остатков растений, трупов и экскрементов животных (детрита): детрит → питающиеся им микроорганизмы-редуценты (бактерии,
грибы) → мелкие животные (детритофаги: дождевые черви, мокрицы,
клещи, ногохвостки, нематоды) → хищники (птицы, млекопитающие). Такие цепи наиболее распространены в лесах, где более 90 %
ежегодного прироста биомассы растений отмирает, подвергаясь разложению сапротрофными организмами и минерализации.
Основные характеристики пищевой цепи внутри биогеоценоза:
длина цепи, количество, размер и биомасса организмов на каждом
трофическом уровне.
Цепь питания обычно состоит из 3–5 звеньев (трофических
уровней) вследствие больших потерь энергии на построение новых
тканей и дыхание организмов [2].
Продуктивность организмов каждого последующего трофического уровня пищевой цепи всегда меньше (в среднем в 10 раз) продукции предыдущего, поскольку:
- консументами ассимилируется лишь часть пищи (остальное
выделяется в виде экскрементов);
- большая часть питательных веществ, всасываемых кишечни-
ком, расходуется на дыхание и другие процессы жизнедеятельности.
Экологическая пирамида — графическое изображение соотношения между численностями особей, биомассами или энергиями
организмов, составляющих трофические уровни в экосистеме, выраженное в числе особей. При этом отдельные звенья пищевой цепи
изображают в виде прямоугольников, площадь которых соответствует численным значениям звеньев.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]