Биоразнообразие.

Многочисленность и разнообразие обитателей планеты соответствует разнообразию экологических ниш в биогеоценозах. Миллионы биологических видов – основной ресурс и базис устойчивости (гомеостаза) биосферы.

Техногенные воздействия на природные экосистемы приводят к вымиранию многих видов.

Процесс катастрофически ускорился в ХХ в., он ведет к потере устойчивости отдельных экосистем и биосферы в целом.

Экологические системы- совокупность популяций различных видов растений, животных и микробов, взаимодействующих между собой и окружающей их средой таким образом, что вся эта совокупность сохраняется неопределённо долгое время.

Примеры экологических систем: луг, лес, озеро, океан.

Принцип Ле Шателье – Брауна: при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, это равновесие смещается в направлении, при котором эффект внешнего воздействия ослабляется.

Биогеоценоз – совокупность однородных природ- ных элементов (атмосферы, горной породы, рас- тительности, животного мира и мира микроорга- низмов, почвы и гидрологических условий) на определённом участке поверхности Земли.

Граница биогеоценоза устанавливается по границе растительного сообщества (фитоценоза).

Термин "биогеоценоз" в науку ввёл в 1942 г. академик АН СССР В. Н. Сукачев.

Б и о м ы – наиболее крупные наземные экосистемы, соответствующие основным климатическим зонам планеты (пустынные, травянистые и лесные).

В о д н ы е э к о с и с т е м ы – основные экосистемы, существующие в водной среде (гидросфере).

П р о д у к т и в н о с т ь – скорость производства биомассы в единицу времени. Её нельзя взвесить, а можно только рассчитать в единицах энергии или накопления органических веществ. (Продуктивностью нельзя путать с наличной биомассой или урожаем на корню на данное время.)

Расход потребленной животными энергии определяется уравнением:

ПОТРЕБЛЁННАЯ ПИЩА = РОСТ + ДЫХАНИЕ (ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ) + РАЗМНОЖЕНИЕ + ФЕКАЛИИ + ЭКСКРЕТЫ

П е р в и ч н а я п р о д у к т и в н о с т ь экосистемы, сообщества или любой их части определяется как скорость, с которой энергия Солнца усваивается организмами-продуцентами (в основном зелёными растениями) в ходе фотосинтеза или химического синтеза (хемопродуцентами).

Эта энергия материализуется в виде органических веществ тканей продуцентов.

Ежегодно на суше растения образуют в пере- счёте на сухое вещество 1,7 . 1011 т биомассы, эквивалентной 3,2 . 1018 кДж энергии – такова чистая первичная продуктивность.

Однако с учётом затраченного на дыхание, валовая первичная продуктивность (“работоспособность”) наземной раститель- ности составляет около 4,2 . 1018 кДж.

Динамичность - одно из фундаментальных свойств экосистем, которое отражает не только зависимость последних от комплекса факторов, но и адаптивную (приспособительную) реакцию всей системы на эти факторы.

Разнообразие организмов, существующих во всевозможных экосистемах планеты образует “живое вещество” Земли (В.И. Вернадский).

Главной геохимической особенностью живого вещества является то, что оно пропускает через себя атомы химических элементов, осуществляя в процессе жизнедеятельности их закономерную сортировку и дифференциацию.

Завершив свой жизненный цикл, организмы возвращают природе всё, что взяли от неё в течение жизни.

Закон Вернадского: Миграция химических элементов во всех экосистемах, включая биосферу в целом, осуществляется:

- либо при непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция)

- либо она протекает в среде, геохимические особенности которой (О2, СО2, Н2О и т.д.) обусловлены живым веществом, как населяющим планету в настоящее время, так и действовавшим на Земле в течение всей геологической истории.

Миграционные потоки химических элементов как между взаимосвязан- ными организмами, так и между организмами и окружающей их средой складываются в более крупные циклы – круговороты которые поддерживают продолжительность и постоянство существования жизни.

К р у г о в о р о т б и о л о г и ч е с к и й (б и о т и ч е с к и й) – явление непрерывного, циклического, закономерного, но неравномерного во времени и пространстве перераспределения вещества, энергии и информации в пределах экологических систем различного иерархического уровня организации - от биогеоценоза до биосферы.

Круговорот веществ в масштабах всей биосферы называют “б о л ь ш и м” .

Круговорот в пределах конкретного биогеоценоза –“м а л ы й” круг биотического обмена.

Часть биологического круговорота, состоящая из круговоротов таких биогенных веществ, как углерод, вода, азот, фосфор, сера и т.п., называют -б и о г е о х и м и ч е с к и м ц и к л о м .

Г е о л о г и ч е с к и й ц и к л – осаждение на дне океанов, морей, выпадение в глубины земной коры некоторого количества вещества и последующее повторное включение осадочных пород в круговорот в результате протекания тектонических и геологических процессов (вулканическая деятельность, подъём и опускание земной коры, изменение границ между сушей и водой и др.).

Каждая экосистема поддерживает своё существование за счёт круговорота биогенов и постоянного притока солнечной энергии.

Круговорот энергии в экосистемах практически отсутствует (от редуцентов энергия возвращается к консументам в мизерных количествах).

Коэффициент круговорота энергии < 0,24%.

Энергия может накапливаться, сберегаться (преобразовываться в более эффективные формы) и передаваться из одной части системы в другую, но она не может быть снова "пущена" в дело, как вода и минеральные вещества.

Единожды пройдя от растений-продуцентов через консументы к редуцентам, энергия выносится в околоземное и космическое пространство.

Принципиальное различие круговоротов фосфора и углерода состоит в наличии либо отсутствии газовой фазы на одном из этапов цикла.

Диоксид углерода в газообразном состоянии, попадая в воздух, свободно распространяется в атмосфере, переносясь на неограниченные расстояния, пока снова не будет усвоен растениями. В круговороте фосфора подобного этапа нет.

Попадая со сточными водами в водоёмы, фосфат насыщает, а порой перенасыщает их экологические системы.

Лишь геологические процессы, протекающие миллионы лет, реально могут поднять океанические отложения фосфатов, которые смываются с лугов и полей, попадаюют в ручьи и реки, а через них в моря и океаны. Только после этого возможно повторное включение фосфора в круговорот.

Вмешательство человека, заключающееся в сборе урожая, содержащего извлечённые из почвы биогены, и перемещение его на большие расстояния к местам потребления, нарушает круговорот.

Отходы жизнедеятельности человека попадают преимущественно в водоёмы.

Изъятие фосфора из почв полей в современном сельском хозяйстве компенсируется внесением минеральных фосфорных удобрений, получаемых из природных апатитов, главным месторождением которых в нашей стране является Хибинское (Кольский полуостров).

Всего в мире ежегодно добывают 1 ... 2 млн. т фосфорсодержащих пород.