4. Биотический круговорот веществ.
Биотический круговорот состоит из общего круговорота всех веществ и круговорота отдельных элементов (N, C, S…). Круговорот обеспечивается взаимодействием трёх основных групп организмов:
1 группа: продуценты (зелёные растения ─ фотосинтез; бактерии ─ создание органического вещества);
2 группа: консументы (растительноядные и хищные животные) потребляют органическое вещество;
3 группа: редуценты (деструкторы) разлагают мёртвое органическое вещество до минерального (бактерии, грибы).
Модель биотического круговорота веществ
Солнечная энергия (движущая сила
круговорота)
Восходящая ветвь круговорота: зелёные растения выполняют энергетическую функцию - синтез органических веществ из неорганических соединений: CO2, H2O… при фотосинтезе. Нисходящая ветвь: потери органического вещества 1) расходование органического вещества для осуществления дыхания растений ─ окисление до CO2, возврат в атмосферу; 2) потребление растений консументами 1-го порядка.
Растительноядные животные являются пищей для плотоядных животных, которые расходуют энергию с пищей.
Каждое звено системы поставляет в окружающую среду органические остатки, которые служат источником пищи и энергии для микроорганизмов (бактерий, грибов…).
Завершающий этап превращения органического вещества ─ процессы образования плодородного слоя почвы и его окисления до CO2, а также минерализация органических остатков до элементов, которые возвращаются в почву и атмосферу.
Таким образом, биотический круговорот представляет собой непрерывный процесс создания и разложения органического вещества. Реализуется при участии трёх групп организмов.
5. Механизмы устойчивости биосферы.
Все виды устойчивости систем достигаются за счёт непрерывного протекания процессов, которые препятствуют нарушению этого состояния.
Законы развития окружающего мира основываются на теории открытых систем (синергетики).
Сущность теории эволюции органического мира: биосфера ─ открытая система, находится в неравновесном состоянии, обменивается веществом и энергией, информацией с окружающей средой. Самоорганизация систем.
Законы термодинамики: Вселенная ─ закрытая система. Исчерпание внутренней энергии → неупорядоченность систем. Законы развития живой и косной (неживой) материи ═ законы термодинамики + теория эволюции биосферы.
Г. Хакен (1994) синергетика (греч. «совместный, согласованно действующий») ─ область исследований теории термодинамики открытых систем. Изучает неравновесные процессы. Беспорядочность систем возрастает за счёт внутренних процессов.
Пригожин И. Р.: в результате процесса самоорганизации систем из беспорядка (хаоса) может спонтанно возникнуть порядок.
Пример: система общество ─ природа, достигнув критической точки, должна будет перестроиться. Однако, распад старой системы не будет означать её хаотического состояния. Биосфера продолжит своё развитие как открытая система.
Движущие силы, которые поддерживают биосферу в устойчивом состоянии:
─ динамика популяций;
─ реализация разных жизненных стратегий организмов;
─ реализация разных экологических ниш;
─ пространственная структура биогеоценотического покрова;
─ принцип экологической эквивалентности;
Всё вышеперечисленное является механизмами устойчивости.
1. Динамика популяций.
Борьба жизни и смерти ─ основа сохранности вида в сообществе. Под динамикой популяции понимают соотношение темпов размножения популяции (численность, смертность). Смертность и рождаемость популяции должны быть своевременными.
Увеличение смертности ведёт к вымиранию популяции.
Увеличение рождаемости ведёт к вытеснению других видов.
2. Жизненные стратегии.
Популяции представлены видами с разной жизненной стратегией (приспособленность к условиям; возможность совместного обитания).
3. Реализация экологических ниш.
Каждая популяция обладает своей экологической нишей (совокупность факторов среды, при которых возможно существование вида). Для экосистемы: наличие свободных ниш при образовании нового вида.
4. Сукцессия сообществ.
Экосистемы изменяются динамически при смене одного вида другим этот процесс – сукцессия (смена).
5. Принцип экологической эквивалентности.
Биосфера может считаться устойчивой, если возникающие в ней экосистемы будут по основным функциям эквивалентны старым.