Экологическое равновесие естественных экосистем реферат
Обновлено: 02.07.2024
Охрана труда и безопасность жизнедеятельности
Экологическое равновесие и стабильность экосистем
Экологическая система Земли. Экологическое равновесие, стабильность и саморегуляция экосистем
Состояние равновесия экосистемы основано на балансе (равновесии) факторов живой и неживой среды. Стабильность обеспечивается за счет сбалансированности потоков вещества и энергий и процессов обмена веществ между организмами и окружающей средой. Чем сильнее организмы связаны между собой пищевыми сетями, тем устойчивее сообщество организмов к возможным нарушениям равновесия. Нарушенные экосистемы стремятся самостоятельно восстановить свое равновесие.
Каждый вид растений, животных или микроорганизмов в составе экосистемы представлен популяцией. Стабильной экосистему называют, если численность популяции каждого входящего в нее вида остается более или менее постоянной в течение длительного времени (рождаемость в ней уравновешена со смертностью). Устойчивое увеличение или снижение численности любой популяции выводит систему из равновесия.
Способность системы восстанавливать нарушенное равновесное и поддерживать его стабильное состояние называют гомеостазом. Численность популяций может возрастать до некоторого уровня, затем ограниченность пищевых ресурсов приостанавливает рост, и численность начинает снижаться. Таким образом, равновесие сохраняется до тех пор, пока не изменятся внешние факторы среды и не начнут лимитировать естественные процессы, например, процесс нарушения температурного режима, повышенная кислотность, соленость, влажность.
С другой стороны, это могут быть процессы, связанные с недостатком пищи и воды, нехваткой мест обитания, которые необходимы популяции, с присутствием хищников, конкурентов, паразитов, болезнетворных микробов. Сочетание всех лимитирующих факторов называют сопротивлением среды. Оно в первую очередь зависит от плотности популяций. Если плотность растет — сопротивление среды усиливается, увеличивая смертность в популяции, тогда рост численности сменяется ее спадом. И наоборот. Например, в засушливый год некоторые популяции резко снижают свою численность, в последующие годы (с нормальной влажностью) — полностью ее восстанавливают.
Иными словами, естественные экосистемы способны к саморегуляции. Саморегуляция — восстановление баланса внутренних свойств системы, нарушенных какими-либо природными факторами или вмешательством человека (антропогенными факторами).
Если под воздействием внешних факторов разрушаются процессы саморегуляции, говорят о том, что в данной экосистеме наступил экологический кризис. Уже сейчас из-за негативного влияния хозяйственной деятельности человека длительность процессов саморегуляции природных объектов исчисляется не днями, а столетиями.
Самоочищение водных объектов обеспечивают солнце, воздух, микроорганизмы и растворенный в воде кислород. Всего несколько десятилетий назад загрязненные воды реки через 20—30 км ниже какого-либо расположенного на ее берегах города становились чистыми. На них без проблем делали водозаборы для водоснабжения следующего, расположенного ниже по течению, населенного пункта. Рост числа городов и их населения, бурное развитие промышленности, увеличение площадей орошаемых земель с каждым годом приводят к все большему загрязнению вод, ставшему угрожающим для здоровья, а иногда и жизни населения.
В наше время многие водоемы уже не могут восстанавливать нарушенное в них равновесие. Загрязнение водного объекта вызывает нарушение равновесия его экосистемы, снижает биопродуктивность последней. В результате вырождаются многие лучшие виды флоры и фауны, причиняется прямой ущерб здоровью человека.
Негативные воздействия человека на природу часто приводят к вымиранию целых популяций. Разрушение человеком экосистем, изменение мест обитания животных и растений, загрязнение среды и чрезмерная эксплуатация биотических ресурсов одинаково пагубно влияют на популяции как с низкой, так и с высокой плотностью.
Ради удовлетворения своих потребностей человек иногда полностью уничтожает природные экосистемы, например, вырубает леса, освобождая землю для выращивания сельхозпродукции или строительства жилья, изменяет природные ландшафты, снижает полноводность рек. Прокладка каналов и запруживание рек ведут к уничтожению нерестилищ ценных пород рыб, гнездовий водоплавающих птиц и т. д.
В антропогенных (созданных человеком) экосистемах (искусственных водоемах, парках, зонах отдыха) равновесие с течением времени самопроизвольно нарушается. Для поддержания гомеостаза в таких системах требуется постоянное вмешательство людей. Прямое их вмешательство, как правило, влечет за собой существенный материальный ущерб. Примером этому может служить мероприятие, организованное на государственном уровне в семидесятые годы прошлого века в Китае.
Браконьерство, вырубка лесов, строительство городов, дорог, разливы нефти из трубопроводов и другие воздействия человека на природу наносят ей большой ущерб. Живые организмы крайне медленно вырабатывают приспособительные реакции на эти воздействия. В городских и искусственных экосистемах мало или совсем нет редуцентов. Отходы (жидкие, твердые и газообразные) накапливаются, загрязняя окружающую среду. Способствовать быстрейшему разложению многих отходов можно, поощряя развитие редуцентов.
В пределах биосферы растительность, животный мир и микроорганизмы обладают особенностью, называемой непрерывностью жизни. Непрерывность жизни достигается способностью к размножению, которая всегда сочетается с системой природных ограничений. Возможности размножения без системы ограничений были бы чудовищны по производительности. Например, из одного семечка огурца за сезон могло бы созреть 10—15 плодов, имеющих по нескольку сот семечек. В следующий вегетационный период они могли бы дать десятки тысяч плодов и сотни тысяч семян.
В следующий вегетационный период урожай семян может исчисляться миллионами. Однако возможности размножения природа естественным образом ограничивает. Ограничения могут наступать вследствие недостатка корма, воды, массовой гибели молодняка от хищников, природных и климатических катаклизмов.
Человеческая популяция подчиняется тем лее законам, что и любая другая. Когда сопротивление среды ослабевает, численность популяции взрывообразно растет. Но в отличие от других живых существ, человечество само снижает для себя сопротивление среды, производя избыточное количество пищи, жилья, тепла, одежды, предметов быта и комфортного обитания. Воздействуя на уравновешивающие факторы, касающиеся нас самих, человечество нарушает практически все природные балансы.
ГОСТ
Экологическое равновесие экосистем – это явление самопроизвольного поддержания относительной устойчивости видового состава экосистем, численности и плотности видов, продуктивности экосистем, особенностей круговорота веществ и многих других параметров.
Поддержание экологического равновесия
С точки зрения на экосистему как целостное образование, экологическое равновесие определяется постоянством основных параметров биологического круговорота веществ. При этом, наиболее важное значение имеет соотношение наиболее крупных трофических групп организмов.
Поскольку в большинстве экосистем на каждом трофическом уровне находится несколько видов со сходной ролью в общем круговороте веществ, при каких-либо негативных процессах с одним из них начинает увеличиваться численность других (видов-дублеров). В результате, общая численность популяций всех этих видов изменяется в несколько раз, а то и на порядки, меньше, чем у каждого вида в отдельности.
Часто такие процессы не связаны напрямую с конкуренцией, поскольку численность всех видов изначально ниже той, которая была бы близка к биологической емкости среды. Но и в этом случае разные требования к экологическим факторам способствуют тому, что неблагоприятная динамика среды для одного из видов для другого может оказаться благоприятной, и наоборот.
Устойчивость и межвидовые отношения
Смена типов межвидовых отношений между одними и теми же организмами является одним из механизмов поддержания экологического равновесия экосистем.
В зависимости от динамики условий среды, особенно при их выхождении за обычные для каждой экосистемы пределы, нарушается и структура нормальных биотических отношений. Это способствует изменению процессов биотической регуляции, направленных на снижение численности одних и рост – других видов. Такие изменения плотности сами способствуют изменению интенсивности и направленности биотических отношений. В результате, постепенно состояние экосистемы восстанавливается в близком к первоначальному виде.
Готовые работы на аналогичную тему
Устойчивые и неустойчивые экосистемы
Важнейшим показателем стабильности экосистем служит их видовое разнообразие – с его увеличением надежность механизмов, поддерживающих экологическое равновесие, также возрастает.
Если на каком-то трофическом уровне имеется только один доминирующий вид, то он (особенно на низких трофических уровнях) легко переходит на циклическую динамику численности, что снижает пресс консументов. В свою очередь, консументы данного вида, и другие организмы, так или иначе связанные с ним самим или его консументов, также переходят на навязанную им циклическую динамику. Поскольку циклы всегда отличаются один от другого по масштабам, какой-то из них рано или поздно снизит численность одного из ключевых видов до нуля, что приведет как минимум к коренной перестройке экосистемы. При наличии большого числа видов-дублеров такие ситуации становятся невозможными.
Наиболее устойчивое экологическое равновесие характерно для экосистем с богатым биоразнообразием, классический пример – это леса экваториального климатического пояса. Неустойчивое равновесие наблюдается в экосистемах с упрощенной структурой и небольшим биоразнообразием (например, тундры).
Как правило, высокойстойчивые экосистемы являются эволюционно давно сформировавшимися. Например, те же экваториальные леса в близком к современному виде (хотя практически полностью с другим видовым составом организмов в отношении таксонов ниже отрядов) существуют уже десятки миллионов лет, по крайней мере с середины кайнозойской эры. А тундровые и степные экосистемы появились в близком к современному виде лишь несколько миллионов лет назад. Таким образом, очевидно, что эволюция экосистем направлена в сторону поддержания в них наиболее устойчивого экологического равновесия.
Все вышесказанное касается климаксных природных сообществ. Экосистемы, находящиеся на начальных стадиях сукцессии, по определению неустойчивы, иначе сукцессии были бы невозможны. Чем на более поздней стадии сукцессии находится экосистема, тем в большей степени для нее характерно экологическое равновесие.
Равновесие – это состояние экосистемы при котором состав и продуктивность её биотической части (биоценоза) в каждый момент времени наиболее полно соответствует абиотическим условиям – почве и климату; и этот баланс обеспечивает длительное стабильное существование данного природного комплекса.
Для состояния равновесия характерны, прежде всего, такие признаки:
А) Постоянство видового состава биоценоза. Т.е. здесь имеется хорошо сбалансированный набор видов животных, растений, микроорганизмов. Трофические связи устойчивы, экологические нишы плотно заполнены. созданная в таком биогеоценозе среда настолько специфична, что ограничивает вселение в сообщество новых видов; и в силу этого коренные сообщества могут оставаться стабильными на протяжении значительного количества лет.
Б) Постоянство циклов питательных элементов. Весь углерод и азот, усвоенный экосистемой из атмосферы, в результате деятельности редуцентов возвращается в неё. Все элементы минерального питания (P, K, Ca и т.д.) после разложения мёртвого органического вещества возвращаются в почвенный раствор для повторного использования корнями растений. Если часть органического вещества переходит в детрит, то скорость его накопления соответствует скорости разложения его редуцентами. Т.е. все усвоенные биотой вещества возвращаются в среду.
При всём при этом надо сказать, что в реальности ни одна, даже самая крупная экосистема Земли, не имеет полностью замкнутого круговорота веществ. Те экосистемы, которые имеют более или менее полный круговорот веществ, всё равно автономны на самом деле лишь относительно (леса, луга, озёра и т.п.). Материки обмениваются веществом с океаном, литосферой (при участии в этих процессах атмосферы); а вся наша планета часть материи и энергии получает из космоса, а часть отдаёт в космос.
Экологическое равновесие в экосистемах поддерживается сложными механизмами взаимоотношений между живыми организмами и условиями среды; между особями одного вида и особями разных видов друг с другом, о которых мы уже говорили. Взаимоотношения между организмами одного трофического уровня называются горизонтальными (конкуренция), а между организмами разных трофических уровней – вертикальными (хищничество, симбиоз).
Кроме равновесности состояния любая экосистема характеризуется также степенью устойчивости, стабильности и выносливости. Устойчивость экосистемы – это способность противостоять любым внешним и внутренним возмущениям, включая антропогенные, и каждый раз возвращаться в исходное равновесное состояние. Т.е. способность каждый раз восстанавливаться. Стабильность экосистемы – способность оставаться неизменной, сохранять свою структуру и функциональные особенности, неопределённо долгое время, благодаря своим внутренним регуляторным механизмам. Если нестабильная экосистема может отклониться в ту или иную сторону в своём развитии даже без особых возмущений извне, то стабильная – всегда остаётся неизменной. Выносливость – способность переносить длительные внешние и внутренние возмущения и подстраиваться под них, сохраняя динамичное(подвижное) равновесие. Т.е. способность приспосабливаться переживать неблагоприятные условия.
История знает немало случаев, когда недальновидность человека вызывала самые серьёзные нарушения экосистем. Какими же причинами такое может быть вызвано:
а) истребление из экосистемы хищника (при этом страдают популяции жертв и ресурсы, которыми они питаются – вся трава съедается копытными);
б) включение в экосистему вида для которого нет редуцента – как следствие, накопление неразложившегося детрита (в Австралии коровы и жуки-навозники);
в) включение в экосистему видов растений, у которых здесь нет фитофагов – как следствие – чрезмерное размножение и подавление местных видов (в Австралии пунция и бабочка-огнёвка);
г) подобные следствия имеет и противоположное воздействие – уничтожение в экосистеме фитофага;
е) внесение в экосистему новых видов животных, у которых здесь нет ни конкурентов, ни хищников, ни паразитов – как следствие – чрезмерное размножение и вытеснение, угнетение или уничтожение местных видов;
ж) изменение климатических, почвенных, гидрологических условий включает за собой изменение флоры и фауны экосистемы.
Равновесие(стабильность) и разнообразие связаны очень сложными взаимозависимостями. Не всегда большое разнообразие обеспечивает биоценозу должную стабильность и устойчивость. Ведь слишком большие и сложные системы с множеством узкоспециализированных и тщательно подогнанных друг к другу элементов часто бывает легко разрушить.
В живой природе не бывает застывших, статичных процессов. Естественно, что в экосистемах постоянно происходят те или иные изменения. Они снова и снова возвращают экосистему в равновесное состояние. Как мы уже говорили, главной особенностью экологического равновесия является его подвижность – динамичность. По своей сути эти изменения экосистемы можно отнести к двум основным типам: а) обратимым циклическим (периодическим) и б) необратимым поступательным.
А) Цикличные процессы связаны с периодичностью внешних условий. Суточные ритмы смены температуры, влажности, освещённости обуславливают и соответствующую смену активности различных организмов, населяющих экосистему. Сезонные изменения в экосистемах происходят в течение года от весны до весны и затрагивают уже количественные показатели, характеризующие состояние биоценоза. Особенно ярко это проявляется в климатических зонах с контрастными условиями зимы и лета. Соотношение различных видов организмов в разное время года может значительно изменяться в зависимости от циклов размножения, сезонных кочёвок и миграций. Кроме того, ряд видов может полностью выпадать из жизни сообщества, впадая в оцепенение или спячку. У растений в зависимости от сезонов года, некоторые ярусы могут полностью отсутствовать (травы однолетние зимой). Многолетняя периодическая изменчивость зависит в первую очередь от изменения по годам климатических показателей.
Б) Кроме отмеченных циклических изменений в экосистемах могут происходить направленные поступательные процессы, приводящие к невосстанавливаемым изменениям, необратимым последствиям. В результате этого может появиться биоценоз, качественно отличающийся от прежнего. Иногда в природе смена биоценозов происходит внезапно, в результате резких и даже катастрофических событий в среде (пожар, разлив большого количества нефти, вырубка леса, затопление или снижение уровня грунтовых вод, проход колёс техники в тундре). Это может происходить или под влиянием естественных сил, или в результате деятельности человека. При этом фактор, вызывающий смену, никак не связан с предшествующим ходом развития экосистемы и задаёт иное направление её развитию, что может привести к нарушению биоценотических связей, экологического равновесия и даже к гибели биоценоза. Но с прекращением действия фактора на этой территории может начаться новая линия развития живого покрова, которая со временем шаг за шагом приведёт к появлению здесь нового сообщества, возможно сходного с коренным, разрушенным. Но чаще в естественной природе смена одного биоценоза другим происходит постепенно, как бы ступенчато, последовательно, параллельно с изменениями условий среды – при нарастании (или убывании) влажности или богатства почвы, при изменении климата и т.д.. В этом случае изменяется состав живых организмов, тип круговорота веществ и уровень продуктивности экосистемы. Постепенно роль одних видов убывает, а других – увеличивается, разные виды выпадают из состава экосистемы или, наоборот, пополняют его. Такое явление последовательной постепенной замены одного биогеоценоза другим получило название сукцессии. Такие изменения сообщества ведут, как правило, от менее устойчивого состояния у более устойчивому. Т.е. любой биогеоценоз стремится в своём естественном развитии к равновесию, о чём уже говорилось.
Экологическое равновесие естественных экосистем. влияние человека на экосистемы и экологическая сукцессия
Экологическое равновесие — это состояние экосистемы, при котором состав и продуктивностьбиотической части ( растений, животных, грибов, бактерий, водорослей ) в каждый конкретный момент времени наиболее полно соответствует почве и климату. Главная особенность экологического равновесияэкосистемы — его подвижность.
Экологическое равновесие в экосистемах поддерживается сложными механизмами взаимоотношений между живыми организмами и условиями среды и между особями одного вида и особями разных видов другс другом. Взаимоотношения между организмами одного трофического уровня называются горизонтальными, а взаимоотношения между организмами разных трофических уровней — вертикальными. Организмы одноготрофического уровня ( растения, животные-фитофаги, хищники, детритофаги ) связаны в основном взаимоотношениями соревнования за потребление ресурсов, т. е. конкуренцией. Конкуренция возникает в том случае,если какого-то ресурса недостаточно. У животных, реже — у растений, может отмечаться взаимопомощь. Между организмами разных трофических уровней взаимоотношения более разнообразны.
Нормативноепрогнозирование (иногда его называют “прогнозированием наоборот”, т. к. в данном случае исследование идет в обратном направлении: от будущего к настоящему) представляет собой попытку рационально организованного анализавозможных путей достижения целей оптимизации управления. Этот вид прогнозов как бы отвечает на вопрос: “Что можно или нужно сделать для того, чтобы достичь поставленных целей или решить принятые задачи? ”.Предметом нормативного прогнозирования выступают субъективные факторы (идеи, гипотезы, предположения, этические нормы, социальные идеалы, целевые установки) , которые, как показывает история, могут решающим образомизменить характер протекающих процессов, а также стать причиной появления качественно новых, непредсказуемых феноменов действительности.
Влияние.
Чтобы читать весь документ, зарегистрируйся.
Связанные рефераты
Сохранение экологического равновесия в природе –
. Математических и Естественно-научных дисциплин. Реферат на тему: Сохранение.
Глобальная экологическая проблема в Украине. Теп
6 Стр. 2 Просмотры
Равновесие
. Химическое равновесие. Если смешать газообразные водород и кислород, то взаимодействие.
49 Стр. 37 Просмотры
Равновесие
. А.В. Шебанова макроэкономическое равновесие в классической модели.
Читайте также: