16.Водные экосистемы

В морских экосистемах ситуация иная, чем на суше.

Число видов максимально в тропиках и минимально на Крайнем Севере, но биомасса выше в бореальной и субарктической областях.

Основные группы продуцентов – водоросли (бентосные растения и

фитопланктон), находятся в освещенном слое на поверхности и в литоральной зоне, а необходимые им биогены – в толще воды или на дне. Поэтому лимитирующим фактором развития служит недостаток биогенных солей, в частности фосфатов. Консументы и поля фитопланктона чаще всего разобщены в пространстве, поэтому роль редуцентов в минерализации растительных остатков особенно велика.

Олиготрофные водоемы – бедны минеральным азотом и фосфором. В воде много кислорода, разнообразие рыб, моллюском и бентосных растений.

Эвтрофные водоемы – воды богаты азотом и фосфором. Обилие организмов ведет к истощению кислорода в глубинных слоях во время фаз застоя. Разнообразие консументов невелико, широкие пояса прибрежной растительности.

Антропогенная эвтрофикация – обогащение водоема биогенами, стимулирующими рост планктона, за счет стоков сельскохозяйственных полей, коммунальных стоков. «Цветение» водоемов.

Океаны играют важную климатообразующую роль, перераспределяя солнечную энергию за счет испарения воды и перемещения нагретой воды с океаническими течениями. Они участвуют в других глобальных биогеохимических круговоротах в природе и являются гигантскими резервуарами диоксида углерода. Океан – яркий пример биогеоценоза.

Характеристики экосистем мирового океана:1)глобальность размеров и огромные глубины, освоенные жизнью;2)непрерывность – все океаны связаны между собой;3) постоянная циркуляция воды под действием сильных ветров, наличие глубинных течений;4) влияние Солнца и Луны;5)относительно постоянная соленость;6) наличие растворенных биогенных элементов.

Зоны жизни в океанической экосистеме

Прибрежная зона – относительно теплые, богатые биогенами мелководья, протянувшиеся от линии прилива на суше до края подводного продолжения континента - континентального шельфа.

Эстуарии - часть прибрежной зоны, где пресные воды поверхностного стока смешиваются с океаническими. Максимальная удельная продукция.

В зоне континентального шельфа, где температура превышает 200С, распространены коралловые рифы. Среда обитания почти 30% всех видов морских рыб и беспозвоночных. Играют особую роль в процессе самоочистки океана.

Открытый океан – это основной источник чистой первичной продукции на Земле.

17) Антропогенные экосистемы : город и агроэкосистема. Понятие «экосистема» предложил англичанин Артур Тенсли в 1935 г. Знание законов организации экосистем позволяет использовать их или даже менять, не разрушая до конца систему возникших природных связей.Понятие «агроэкосистема» как сельскохозяйственный вариант экосистемы появилось в 60-е гг. Им обозначают участок территории, сельскохозяйственный ландшафт, соответствующий хозяйству. Все его элементы связаны уже не только биологически и геохимически, но и экономически. Профессор Л. О. Карпачевский в предисловии к русскому переводу американской книги «Сельскохозяйственные экосистемы» подчеркнул двойственную социально-биологическую природу агро-экосистемы, структуру которой во многом определяет человек. По этой причине агроэкосистемы относятся к числу так называемых антропогенных (т.е. созданных человеком) экосистем. Однако она все же ближе к естественной экосистеме, чем, скажем, к другому варианту антропогенных экосистем - городских.Агроэкосистемы это антропогенные (т.е. созданные человеком) экосистемы. Человек определяет их структуру и продуктивность: он распахивает часть земель и высевает сельскохозяйственные культуры, создает сенокосы и пастбища на месте лесов, разводит сельскохозяйственных животных.Агроэкосистемы автотрофны: их основной источник энергии - солнце. Дополнительная (антропогенная) энергия, которую использует человек при обработке почвы и которая затрачена на производство тракторов, удобрений, пестицидов и т.д., не превышает 1 % солнечной энергии, усваиваемой агроэкосистемой.Как и естественная экосистема, агроэкосистема состоит из организмов трех основных трофических групп: продуцентов, консументов и редуцентов. Городские экосистемы гетеротрофны, доля солнечной энергии, фиксированная городскими растениями или солнечными батареями, расположенными на крышах домов, незначительна. Основные источники энергии для предприятий города, отопления и освещения квартир горожан расположены за его пределами. Это - месторождения нефти, газа, угля, гидро- и атомные электростанции.Город потребляет огромное количество воды, лишь незначительную часть которой человек использует для непосредственного употребления. Основную часть воды тратят на производственные процессы и на бытовые нужды. Личное потребление воды в городах составляет от 150 до 500 л в сутки, а с учетом промышленности на одного гражданина приходится до 1000 л в сутки.

№18 отличия природных экосистем от антропогенных. Отличительная черта антропогенных экосистем состоит в том, что доминирующий экологический фактор в них представлен сообществом людей и продуктами его производственной и общественной деятельности.

В антропогенной экосистеме искусственная среда преобладает над естественной.

Важнейшие современные антропогенные экосистемы: города, сельские поселения, транспортные коммуникации.

Города - особая среда обитания. Они возникли 7000 лет назад. К 1950 году проживало 28%, к 1970 - 40%, к 2000 - 70-90%. В настоящее время 1/3 горожан проживают в городах.

19) Законы термодинамики в экосистемах

1)это закон сохранения энергии –энергия не создается и не исчезает ,она превращается из одной формы в другую

2)при любых превращениях энергии энергия переходит в форму наименее пригодную для использования и наиболее легко рассеивающаеся

Вопрос №20. Энтропия. Способность природных систем сохранять упорядоченность.

Для определения степени неупорядоченности состояния системы употребляют термин энтропия. А тенденцию потенциальной энергии к деградации, к самопроизвольному превращению в рассеянную тепловую энергию называют возрастанием энтропии.

Энтропия – превращение, которое показывает, какое количество потенциальной энергии, становится недоступной для использования.

Выкоупорядоченные системы (раствор соли, выбросы электростанций, разбитая машина, алюминиевая руда) обладают низкой энтропией, а неупорядоченные (кристалл соли, уголь, новая машина, алюминиевая банка), в которых вещество или энергия рассеяны, характеризуются высокой энтропией.

21).энегргия бывает двух видов:кинетическая энергия от движения и потенциальная энергия покоя.качество энергии-эксергия-максимальная работа,которую совершает термодинамическая система из данного состояния в состояние физического равновения с окр.средой.

22) 22.энергия-одно из основных свойств материи,способность производить работу.термодинамические законы: 1) закон сохранения энергии –энергия не создается и не исчезает ,она превращается из одной формы в другую2)при любых превращениях энергии энергия переходит в форму наименее пригодную для использования и наиболее легко рассеивающуюся.

Потоки энергии в пищевых цепях-листва-гусеница-дрозд-сова-орел.

Преобразования энергии в живой материи не могут в полной мере быть описаны законами термодинамики.экосисстемы представляют собой открытые неравновесные термодинамические системы,постоянно обменивающиеся с окр.средой энергией и веществом,уменьшая тем самым энтропию (мера беспорядка системы т.е. мера кол-ва энергии,которая становится недоступной для использования) внутри себя,но увелич. ее вовне,в соотв.с законами термодин.живая материя отличается от неживой тем,что способна аккумулировать из окр.простр.своб.энергию,преобразовывать и концентр. ее,чтобы противостоять росту энтропии.

23) ТРОФИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ, пищевая цепь, цепь питания, взаимоотношения между организмами, через которые в экосистеме происходит трансформация вещества и энергии; группы особей (бактерии, грибы, растения и животные), связанные друг с другом отношением пища - потребитель.

В трофической цепи при переносе потенциальной энергии от звена к звену большая её часть (до 80-90%) теряется в виде теплоты. Поэтому число звеньев (видов) в трофической цепи обычно не превышает 4-5 и, очевидно, чем длиннее трофическая цепь, тем меньше продукция её последнего звена по отношению к продукции начального. В состав пищи каждого вида входит обычно не один, а несколько или много видов, каждый из которых в свою очередь может служить пищей нескольким видам. Поэтому трофические взаимоотношения видов в природе точнее передаются термином трофическая сеть (или паутина). Однако представление о трофической цепи сохраняет своё значение, когда оказывается возможным разнести всех членов сообщества по отдельным звеньям цепи - трофическим уровням.

Существует 2 основных типа трофических цепей - пастбищные и детритные.

В пастбищной трофической цепи (цепь выедания) основу составляют автотрофные организмы, затем идут потребляющие их растительноядные животные (например, зоопланктон, питающийся фитопланктоном), потом хищники (консументы) 1-го порядка (например, рыбы, потребляющие зоопланктон), хищники 2-го порядка (например, судак, питающийся другими рыбами). Особенно длинны трофические цепи в океане, где многие виды (например, тунцы) занимают место консументов 4-го порядка.

В детритных трофических цепях (цепи разложения), наиболее распространенных в лесах, большая часть продукции растений не потребляется непосредственно растительноядными животными, а отмирает, подвергаясь затем разложению сапротрофными организмами и минерализации. Таким образом, детритные трофические цепи начинаются от детрита, идут к микроорганизмам, которые им питаются, а затем к детритофагам и к их потребителям - хищникам. В водных экосистемах (особенно в эвтрофных водоемах и на больших глубинах океана) значит, часть продукции растений и животных также поступает в детритные трофические цепи.

24) ТРОФИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ совокупность организмов, занимающих определенное положение в общей цепи питания. Удаленность организмов от продуцентов одинакова. Они характеризуются определенной формой организации и утилизации энергии. Организмы разных трофических цепей, получающие пищу через равное число звеньев в трофической цепи, находятся на одном трофическом уровне. На каждом трофическом уровне потребленная пища ассимилируется не полностью, т. к. значительная ее часть теряется, тратится на обмен. Поэтому продукция организмов каждого последующего трофического уровня всегда меньше (в среднем в 10 раз) предыдущего. Соотношение различных трофических уровней можно графически изобразить в виде экологической пирамиды.

25) 25)экологические пирамиды

Экологическая пирамида — графические изображения соотношения между продуцентами и консументами всех уровней (травоядных, хищников, видов, питающихся другими хищниками) в экосистеме. Эффект пирамид в виде графических моделей разработан в 1927 году Ч. Элтоном [Известны три основных типа экологических пирамид: 1) пирамида чисел, отражающая численность организмов на каждом уровне (пирамида Элтона); 2) пирамида биомассы, характеризующая массу живого вещества, — общий сухой вес, калорийность и т. д.; 3) пирамида продукции (или энергии), имеющая универсальный характер, показывает изменение первичной продукции (или энергии) на последовательных трофических уровнях.