Лекция 4

Экосистема и экономические факторы

Экология изучает взаимодействие 5 уровней организации материи:

1. Живые организмы (любая форма жизнедеятельности). Их разделяют на 3 вида: Растения (продуценты), Животные (консументы), микроорганизмы (редуценты)

2. Популяция – группа организмов 1 вида проживающих в одном районе.

3. Вид – совокупность популяций особей, представители кот могут скрещиваться друг с другом в естественных услових

4. Биологическое сообщество – несколько популяций различных видов живых организмов проживающих в одном месте и взаимодействующих друг с другом

5. Экосистема – совокупность организмов и неорганич компанентов окружающей их среды, в кот может осущ круговорот веществ(определение дано Тенсли в 1935г) Экосистемы разнообразны по размерам и биосфера это экосистема высшего порядка. Мельчайшей экосистемой является Биоценоз или просто ценоз (временная лужа, пруд, прибрежное дно). Ценозы объединяются в бикомплексы (биокомплекс -побережье пруда). Комплексы объединяются в локусы, локусы в биомы, биомы в биозоны, а биозоны в подсферы биосферы. Экосистемы разделяют на 3 вида:

1.Наземные – биомы (пустынные(пустыни), травянистые(степи, арктические тундры, саванны, прерии, пампы и вельды

2. Пресноводные – водоемы (болота, пруды), водотоки(реки и ручьи)

3. Морские

А) открытый океан

Б) прибрежные воды шельфа

В) районы апвелинга

Г) эстуарии(смесь пресной и соленой воды)

Д) глубоководные рифтовые зоны(места стыка литосферных плит)

Структура экосистем сложилась на ранних стадиях существования земли.

Пищевые цепи бывают двух видов:

1. Пастбищная – ряд живых организмов, которых каждый вид питается предшественником. Её начало – автотрофные ростения

2. Детритная – ряд микроорганизмов редуцентов, потребляющих мертвое органическое вещество и разлагающих его на простые соединения. Эти пищевые цепи обеспеч замыкание круговорота элементов.

Все организмы пользующиеся одним типом пищи принадлежат к одному трофическому уровню, так что все продуценты относятся к первому уровню, а все консументы ко второму или третьему.

Консументы разделяют на 3 класса:

1. Фитофаги (растительноядные), консументы первого порядка

2. Хищники (плотоядные), консументы второго порядка, питающиеся растительноядными животными. Консументы третьего порядка питающееся только животными

3. Эврифаги (всеядные), кот едят как растительную так и животную пищу

Редуценты – питаются остатками мертвых растений или животных и разделяются на 2 класса:

1. Детритофаги (потребляющие мертвые организмы)

2. Редуценты – деструкторы (разлагают мертвую органику на простые соединения, используемые продуцентами)

Реально в природе существуют более сложные отношения организмов, поэтому существуют пищевые сети

Экологические факторы-условия среды способные оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы.

Их разделяют на абиотические и биотические.

Аиотические экономические факторы

Это хим и физ свойства окружающей среды. Физические факторы: солнечный свет, испарения, температура и водное течение. Химич факторы: питательные элементы в атмосфере, гидросфере и земной коре необх для роста и размножения организмов. Организмы различн видов имеют определенный диапазон толерантности по отношению к этим факторам. Фактор ограничивающий рост и развитие популяций в экосистеме называется лимитирующим. Пример: в водных экосист это соленость . Так же критерия – температура и содерж кислорода. Для наземных экосист лимитирующими факторами явл температура, вода, свет.

Биотические экологические фактор.

Совокупность взаимодействий различных видов в экосистеме.

А) межвидовая конкуренция. Проявляется когда несколько видов в экосист истребляют один и тот же дефицитный ресурс

Б) хищничество. Наиб характерная форма взаимодействия видов. Они вступают в отношения Хищник – жертва

В) паразитизм. Паразиты питаются за счет хозяина и могут жить внутри хозяина

Г) мутуализм – взимовыгодное межвидовое взаимодействие

Д) комменсализм – межвидовое отношение, когда один из видов извлекает из отношений пользу, на другом это никак не отражается . Каждый вид в этой системе имеет экологическую нишу, это комплес всех факторов среды, кот необх виду для жизни роста и размножения в данной экосист

Различают специализированные и общие экологические ниши в зависимости от ширины диапазона условий окружающей среды, в кот могут существовать живые организмы

Лекция 5

Факторы устойчивости биосферы и влияния на них человека:

1. Пирамида энергии- биосфера использует внешние источники энергии (солнечную и энергию разогрева земных недр, не вызывая загрязнения окружающей среды) Поток энергии проходя через трофические уровни концентрируется по правилу Линдемана: « с одного трофического уровня на другой более высокий переходит около 10% энергии». Т.е . в природных экосистемах происходит преобразование энергии из рассеянного состояния в концентрированное. Человек использует полезные ископаемые, сжигает органическое вещество и переводит энергию из концентрированного состояние в рассеянное.

2. Круговорот веществ- биосфера использует вещества в форме круговоротов, которые отработаны эволюционно и не приводит к накоплению отходов(1-2% веществ выпадает из круговорота с образованием геологических запасов). Человек 1-2% первичного сырья использует в круговоротах, 98%-отходы.

3. Видовое разнообразие. Биосфере существует много видов и биологических сообществ, хищнические и конкурентные отношения между ними способствуют установления равновесия. Человек истребляет многих представителей, и сегодня на земле ежедневно исчезает один биологический вид.

4. Приспособленность видов. Биосистемы приспосабливаются к непрерывно изменяющимся условиям жизни, и каждый вид адаптирован к определенной совокупности условия существования экологической ниши. Человек меняет параметры экологических факторов, и многие виды не успевают приспособиться к изменениям.

5. Стабильность численности популяций. Она обусловлена истощением пищевых ресурсов и недостаточностью условий для размножения. Человек способствует нарушению стабильности популяции, так как растет количество сопутствующих человеку видов.

Влияние человека на природные круговороты веществ

Круговорот веществ -это многократное участие веществ в процессах синтеза и разрушения органического вещества. Существует 2 круговорота:

• Геологический(большой)- длится миллион лет и проходит между сушей, атмосферой и океаном.

• Биотический(малый)- происходит на уровне конкретных экосистем.

Символом круговорота является спираль, т.к. новый цикл не повторяет в точности старый, что приводит со временем к значительным изменениям. В круговороте участвуют все хим элементы, но наиболее важные-круговороты воды, кислорода, азота, углерода и фосфора.

Круговорот воды-для полного обновления воды в составе ледников необходимо 8 тыс лет, подземных вод-5 тыс, океан-3тыс, почва-1 год. Влияние человека: увеличивается испарение воды в следствие потепление климата, уменьшается испарение с поверхности океана в следствие появление пленки нефти, уменьшается испарение воды лесами вследствие их вырубки.

Круговорот кислорода- в основном принимают участие атмосферный кислород, который образуется при фотосинтезе, а потребляется в ходе дыхания и реакций окисления( сжигание топлива). Время полного обновления всего кислорода в атмосфере около 2 тыс лет. Сейчас поддерживается равновесный круговорот кислорода, однако возможны его нарушение в мегаполисах с большим количеством транспорта и предприятий.

Круговорот углерода- самый важный биосферный процесс, так как углерод составляет основу органических веществ. В основном в нем принимает участие углекислый газ, который поглощается в процесс фотосинтеза, а освобождается в процессе клеточного дыхания. Время круговорота 8 лет, поэтому его система очень чувствительна к внешним воздействиям. Влияние человека- сжигание топлива приводит к увеличению содержания СО₂ в атмосфере, океаны не могут поглотить весь СО₂, поэтому он накапливается над землей и вызывает парниковый эффект; уничтожение лесов, ведет к уменьшению количества СО₂ которые способны поглотить растения. Чтобы вернуть равновесность необходимо увеличивать площадь лесов и сократить выброс газов.

Круговорот азота- имеет особенность- большинство превращений протекает в почве. Усваивают азот из воздуха только отдельные виды организмов (сине-зеленые водоросли и бактерии бобовых растений), а возвращение азота осуществляют бактерии-генитрификаторы. Общее время круговорота 110 лет. Влияние человека: выбросы в атмосферу оксида азота промышленностью, транспортом; искусственное внесение азота с удобрениями.

Круговорот фосфора- основной источник фосфора- осадочные горные породы, которые разрушаются, попадают в водоемы и оседают на дне, возвращается фосфор на сушу только с выловленной рыбой и птицей, которая питаются рыбой. Круговорот называют открытым, так как он идет в одном направлении из горных пород на дно моря. Усилению оттока фосфора способствуют: добыча фосфатных руд для производства удобрений и моющих средств; усиление стока воды при уничтожении лесов и распашки почв; попадание в водоемы фосфоросодержащих сточных вод; проблематичное возвращение фосфора из океана на сушу.

Природные круговороты включаются вещества не характерные для живых тканей: свинец, ртуть, цезий, диоксины…их круговороты называют природно-антропогенными, они не замкнуты.

Выводы:

1. Биохимические циклы существуют благодаря непрерывному потоку энергии от солнца и активной деятельности живых организмов.

2. Циклы элементов не являются полностью замкнутыми, часть вещества в входит в медленно текущий геологический цикл.

3. Все круговороты связаны так как элементы в них участвуют в виде соединений с атомами других элементов.

4. Антропогенная деятельность приводит к изменениям естественных циклов элементов и вовлечение в круговороты чуждых веществ.

5. Усилие по охране природы должны быть направлены на возвращение веществ в круговорот.

Лекция 6

Загрязнение окружающей среды

Загрязнение – любые изменения воздуха, воды, почв или пищевых продуктов, оказывающих нежелательное воздействие на здоровье, выживаемость и деятельность человека.

Тяжесть воздействие определяют факторы:

1. Химическая природа – насколько вещества активны и вредны для человека, растений и животных;

2. Концентрация веществ – содержание вещества на единицу объема или массы воздуха, воды или почвы;

3. Устойчивость – продолжительность существования в воздухе, воде и почве.

Классификация загрязнений:

1. По масштабам загрязнения:

-Локальные

-Региональные

-Глобальные

-Космические

2. По характеру образования:

-Природные: геохимическое загрязнение, когда в воде и почве определенной местности имеется избыток или недостаток какого-либо хим элемента, такие местности называются биохимическими провинциями, а заболевания возникающие у людей называются эндемическими.

-Антропогенные: возникают в результате хозяйственной деятельности человека, их делят на три вида- промышленные, сельско-хозяйственные(удобрения, пестициды), военные загрязнения( военные действия, испытание и уничтожение боеприпасов)

3. По своей природе:

-Физические: изменение физических параметров среды( световое, шумовое загрязнение, радиоактивное, тепловое)

-Механические: пыль в атмосфере, твердые частицы и разнообразные предметы в воде и почве.

-Биологические: связано с внесением в окружающую среду и размножением в ней нежелательным для человека организмов, а так же с внесением в экосистему чуждых данным сообществам организмов.

-Химические: твердые, жидкие и газообразные вещества изменяющие естественную концентрацию( загрязнения тяжелыми металлами, пестицидами).