Тема 1. Экосистемы+биоценоз
Экосистема — это функциональное единство живых организмов и среды их обитания. Основные характерные особенности экосистемы — ее безразмерность и безранговость.
Важнейшим свойством экосистемы является устойчивость, т.е постоянство, которое поддерживается цепями питания. Именно благодаря постоянству цепей питания в природе поддерживается экологический гомеостаз
Другим свойством – регуляция. Есть экосистемы, где человек не имеет значения, то там регуляция обеспечивается конкуренцией, миграцией, хищничеством, а так же болезнями другими естественными факторами. Если есть человек , то там регуляция идет с его законами, с общественным мнением.
Биоценоз – это совокупность всех популяций биологических видов, принимающих участие в функционировании данной экосистемы
Замещение одних биоценозов другими в течение длительного периода времени называется сукцессией. Сукцессия – это также последовательность изменений, происходящих в нарушенных местах обитания. Биоценозы, изменяют друг друга, но конечным этапом является стабильный биоценоз, находящийся в равновесии со средой, который называется климакс.
Первичной сукцессией называют развитие растительных сообществ во вновь образовавшихся местообитаниях (песках, территориях после лавы)
Вторичная сукцессия – восстановление естественной растительности после серьезного разрушения.
В сукцессии выделяют ксерическое развитие сообщества – это растительность на голых скалах, песках; характеризуется сухостью. Есть и гидрическое – это место обитания, возникающее на месте высыхания озер и болот, характеризуется влажностью.
Определение биоценоз ввел в 1877г. Мебиус.
Существуют в биоценозе - группировки общественного и не общественного характера.
Общественные группировки обладают принципами: 1. особи относятся к одному виду, 2.особи держатся вместе (например, приматы).
Необщественные группировки: 1. Скопление – собрание особей относящихся к одному или нескольким видам и возникшее ради одного фактора (центра притяжения) Мошки около лампы. 2. Активное паразитарное скопление, сообщество – возникают благодаря привлечению одного животного другим. Оно происходит между разными видами и носит односторонний характер. 3. Биоценозы – это группировка живых организмов, объединенных притяжением невзаимного характера, наличие у них пространства – биотопа.
Биотоп это географический район различной площади, который характеризуется однородностью.
Экосистема объединяет:
Абиотические организмы и неорганические вещества среды.
Автотрофные организмы – продуценты.
Гетеротрофные организмы – консументы.
Организмы разлагающие органические вещества на неорганические
Размеры экосистемы
Микроэкосистема (ствол погибшего дерева)
Мезоэкосистема (лес, пруд, озеро)
Макроэкосистема (океан)
Основные сообщества:
Наземные
Пресноводные
Морские
С целью получения продуктов питания человек искусственно создает агроэкосистемы.- искусственные экосистемы. Они отличаются от естественных малой устойчивостью и стабильностью, однако более высокой продуктивностью.
Биоценоз имеет как качественный ( видовое богатство) , так и количественный состав (характеризуется численностью или плотностью популяций).
Гнотобиотические культуры – это стерильно выращенные культуры с точно известным составом организмов, включая микроорганизмы; чистые культуры.
Хвойный лес – биогеоценоз, который занимает длительное время определенную территорию с однородными условиями.
Видовой состав беден по сравнению с дубравой (30 видов растений).Доминантные виды: ель, кислица.
Пространственная структура. Меньшее число ярусов по сравнению с дубравой. Причина – недостаток света.
Пищевые связи организмов, круговорот веществ и энергии. Менее сложная пищевая цепь по сравнению с дубравой из-за меньшего числа видов.
Основной продуцент – ель, сосна.
Консументы (белка) – членистоногие, птицы, млекопитающие.
Редуценты – бактерии, грибы, черви.
Недостаток света, малоплодородная почва обусловили короткие цепи питания: Растения - растительноядные животные (белки) - хищные (куницы)
Основа устойчивости – саморегуляция: виды не уничтожают друг друга полностью, а лишь ограничивают численность друг друга.
Тема 2 Биосфера
Понятие «биосфера» сформулировал Ламарк без употребления термина. Затем в 1875 г. Зюсс ввел термин «биосфера», как самостоятельная оболочка Земли. Большой вклад в развитие учения о биосфере внес Вернадский. В центре его интересов – разработка целостного учения о биосфере, живом веществе и эволюции биосферы в ноосферу, в которой человеческий разум и деятельность, становятся определяющим фактором развития.
Биосфера – это глобальная экосистема, особая оболочка Земли, сфера распространения жизни.
В биосферу входят:
1. Атмосфера Земли - газовая оболочка, обладающая электрическим полем.
На ней располагается озоновый слой(на 10-20 км), который препятствует прохождению коротковолнового ультрафиолетового излучения.
Нижняя часть атмосферы до высоты – тропосфера.
2. Гидросфера – совокупность всех объектов, содержащих воду.
3. Литосфера - верхняя часть оболочки Земли. Наиболее населен живыми организмами - верхний почвенный слой.
В биосфере во времени постоянно протекают два взаимосвязанных процесса преобразования веществ в природе:
- геологический круговорот, или большой, возник с момента появления суши на Земле;обмен химическими элементами между океаном и сушей .
- биологический круговорот, или малый, возник с момента появления живых организмов на Земле. Идет циркуляция веществ между растениями, животным миром, микроорганизмами и почвой
Появление кислорода. Основой биологического круговорота является фотосинтез: превращение зелеными растениями энергию Солнца в энергию химических связей органических веществ. Растения благодаря фотосинтезу выделяют кислород.
В структуре биосферы Владимир Вернадский выделял семь видов вещества:
1) живое;
2) биогенное (возникшее из живого или подвергшееся переработке живыми организмами);
3) косное (абиотическое, образованное вне жизни);
4) биокосное (возникшее на стыке живого и неживого, к биокосному, по Вернадскому, относится почва);
5) вещество в стадии радиоактивного распада;
6) рассеянные атомы;
7) вещество космического происхождения
Все количество живых организмов Земли образует единое целое – живое вещество планеты.
Основные свойства живого вещества:
1) способность быстро занимать все свободное пространство – «всюдность жизни»;
2) движение не только пассивное (под действием силы тяжести), но и активное;
3) устойчивость при жизни и быстрое разложение после смерти;
4) адаптация к изменяющимся условиям среды;
5)высокая скорость протекания химических реакций (в 1000 раз быстрее, чем в неживом веществе)
6) высокая скорость обновления
Вернадский описал 5 основных биохимических функций живого вещества: 1.Энергетическая функция. Растения поглощают солнечный свет и насыщают энергией биосферу.
2. Средообразующая функция. Живые существа формируют почву, поддерживают состав атмосферы и гидросферы.
3. Концентрационная функция. Живые существа концентрируют в своих организмах различные химические элементы, рассеянные в биосфере.
4. Деструктивная функция. При активном участии живых существ идет минерализация органических остатков, выветривание горных пород.
5. Транспортная функция организмов связана с переносом масс вещества. Растения втягивают корнями воду и испаряют ее в атмосферу и т.д.
Новый этап развития биосферы -Ноосфера (от греч. noos — разум) — это биосфера, разумно управляемая человеком. Ноосфера является высшей стадией развития биосферы, связанной с возникновением и становлением в ней цивилизованного общества
По мнению Вернадского, ноосфера — материальная оболочка Земли, меняющаяся под воздействием людей, которые своей деятельностью так преобразуют планету, что могут быть признаны «мощной геологической силой».
Под загрязнением окружающей среды понимают нежелательное изменение ее свойств в результате антропогенного поступления различных веществ и соединений. Это загрязнение приводит к вредному воздействию на литосферу, гидросферу, атмосферу, на биосферу. Главным источником такого загрязнения является возвращение в природу огромной массы отходов, которые образуются в процессе производства и потребления человеческого общества. Главными загрязнителями являются тяжелые металлы и их соединения, удобрения, ядохимикаты, радиоактивные вещества. Загрязнение гидросферы происходит, прежде всего, в результате сброса в реки, озера и моря сточных вод. Загрязнение атмосферы происходит прежде всего результате сгорания минерального топлива.
В настоящее время загрязнение окружающей среды достигло такого размера, что необходимо принимать срочные меры. Существует три основных пути решения проблем. Первый заключается в создании очистных сооружений, в применении малосернистого топлива, уничтожении и переработке мусора, строительстве дымовых труб высотой 200-300 м и более, рекультивации земель и т.д. Второе направление состоит в разработке и применении природоохранительной («чистой») технологии производства. Этот путь не просто уменьшает, а предупреждает загрязнение окружающей среды. Третий путь — это рациональное размещение «грязных» производств, которые оказывают неблагоприятное воздействие на окружающую среду.