Энергетическая классификация экосистем реферат
Обновлено: 05.07.2024
Источник и качество доступной энергии в той или иной степени определяет видовой состав и численность организмов, характер функциональных процессов, протекающих в экосистеме, и процессов её развития, а также образ жизни человека.
Поскольку энергия ? общий знаменатель и исходная движущая сила всех экосистем, как природных, так и антропогенных, логично принять энергию за основу для "первичной" классификации экосистем. Удобно выделить на этой основе четыре фундаментальных типа экосистемы.
1. Природные, движимые Солнцем, несубсидируемые. Источник энергии ? Солнце, ежегодный приток энергии ? 1000?10000 ккал/м?. К этому типу принадлежат открытые океаны, горные леса, степи, большие глубокие озёра; они занимают 70% площади Земли. Часто на них накладываются и другие ограничения, например, нехватка элементов питания и воды. Эти экосистемы имеют низкую продуктивность. Организмы, живущие в них, выработали хорошую адаптацию к существованию на скудном пайке энергии. В силу большого объёма этих экосистем они ? основа системы жизнеобеспечения Земли.
2. Природные, движимые Солнцем, субсидируемые другими естественными источниками. Ежегодный приток энергии ? 10000?40000 ккал/м?. Примеры: эстуарии в приливных морях, некоторые дождевые леса. Это природные системы, обладающие естественной плодородностью и характеризующиеся не только высокой поддерживающей способностью, но и производящие излишки органического вещества, которые могут выноситься в другие системы или накапливаться.
3. Движимые Солнцем и субсидируемые человеком. Ежегодный приток энергии ? 20000?40000 ккал/м?. Основной пример: агроэкосистема. Это системы, производящие продукты питания и волокнистые материалы, и получающие дотации в форме горючего или в др. формах, поставляемых человеком. Это экосистемы с не просто повышенной продуктивностью, а с продуктивностью, нацеленной на производство пищевых и волокнистых материалов, легко собираемых и перерабатываемых.
4. Индустриально-городские, движимые топливом. Главный источник энергии не Солнце, а топливо. Ежегодный приток энергии ? 100000?3000000 ккал/м?. Это системы, в которых генерируется наше богатство, но они зависят от экосистем первых трёх типов, паразитируя на них и получая от них продукты питания и топливо. Характеризуются сверхбольшими потоками энергии. В год на человека приходится около 80 млн. ккал при годовой потребности пищи в 1 млн. ккал, т.е. на промышленность, транспорт, сельское и домашнее хозяйство расходуется в 80 раз энергии больше, чем требуется для физиологических нужд.
ГОСТ
Энергия в экосистемах
Для функционирования экологических систем необходима энергия, которая поступает в них преимущественно в виде лучистой энергии солнечного света.
Все разнообразие процессов, явлений (изменение состояния) в природе сопряжено с превращениями энергии, при которых происходит ее переход из одной формы в другие. Все экосистемы и биосфера в целом подчинены и регулируются теми же законами, что и неживая природа. Первый закон термодинамики гласит, что энергия может переходить из одной формы в другую. Но она не исчезает и не создается заново. Свет, например, как одну из форм энергии, можно превратить в тепло или потенциальную энергию химических связей пищи, но энергия при этом не исчезнет. Второй закон термодинамики связан с понятием энтропии.
Энтропию понимают как меру количества связанной энергии, которая рассеивается в виде тепловой, недоступной для использования.
Важнейшее свойство всех организмов экосистем – способность создавать и поддерживать высокую степень внутренней упорядоченности. Это достигается постоянным и эффективным расходованием части недоступной, более концентрированной энергии (например, пищи), которая превращается в тепловую, используемую с трудом. В этих соединениях энергия находится в виде химических связей.
Готовые работы на аналогичную тему
Энергетическая классификация экосистем
Качество и источник доступной энергии в разной степени обусловливает численность и видовой состав организмов, характер функционального процесса, который протекает в экосистеме, и процесса её развития, и образ жизни человека. так как энергия является общим знаменателем и отправная движущая сила многих экосистем, как антропогенных, так и природных, целесообразно обозначить энергию как основу для "первичной" систематизации экосистемна этой основе выделяют четыре фундаментальных типа экосистемы.
Движимые Солнцем, природные, несубсидируемые.
Здесь источником энергии является Солнце, приток энергии ежегодно составляет – 1000-10000 ккал/м². К данному типу относятся открытые океаны, степи, горные леса, глубокие большие озёра; все они захватывают примерно 70% площади планеты. Нередко на них накладывают и прочие ограничения, например, недостаток элементов воды и питания. данные экосистемы обладают низкой продуктивностью. Организмы, которые живут в них, развили неплохую адаптацию к жизни на бедном пайке энергии. В силу значительного объёма данных экосистем они являются основой системы жизнеобеспечения планеты.
Субсидируемые другими естественными источниками природные, движимые Солнцем.
Ежегодный приход энергии состовляет 10000-40000 ккал/м². К данному типу относят эстуарии в морях, кое-какие дождевые леса. данные природные системы, которые обладают плодородностью и характеризуются как значительной поддерживающей способностью, так и вырабатывающие избытки органического вещества, выносящиеся в прочие системы или накапливающиеся.
Субсидируемые человеком, движимые Солнцем
Ежегодный приход энергии составляет – 20000-40000 ккал/м². важнейшей пример - это агроэкосистема. данная система производит волокнистые материалы и продукты питания, которые получаются дотацией в виде горючего или в других формах, которые поставляет человек. данные экосистемы обладают не просто увеличенной продуктивностью, а продуктивностью, которая нацелена на производство волокнистых и пищевых материалов, с легкостью перерабатываемых и собираемых.
Движимые топливом, индустриально-городские.
Важнейший поставщик энергии топливо, а не Солнце. Ежегодно приходит энергия в количестве от 100000 до 3000000 ккал/м². данная система, в которой генерируется человеческое богатство, зависит от первых трёх типов экосистем, она паразитирует на них, получая тем самым продукты топливо и питания от них. Для этой экосистемы характерны сверхбольшие потоки энергии. Ежегодно на одного человека достается около 80 миллионов ккал при этом годовая потребность в пищи в 1 млн. ккал, т.е. на транспорт, промышленность, домашнее и сельское хозяйство тратится в 80 раз больше энергии, чем необходимо для телесных нужд.
Экосистема — это единый комплекс, образованный живыми организмами исредой их обитания, в котором живые и косные элементы связаны между собойобменом веществ и энергии. Термин предложен английским экологом Й. Тенсли(1935 г.). В зависимости от масштабов выделяют микроэкосистемы (например, стволгниющего дерева), мезоэкосистемы (лес, пруд, озеро и др.), макро-экосистемы(континент, океан) и глобальную экосистему (биосфера — наружная оболочкапланеты Земля, где существует жизнь и которая видоизменена или сформулирована
Энергетическая классификация экосистемразличает 4 типа:
1) природные несубсидированные экосистемы, получающие энергию только от Солнца (открытые океаны, глубокие озера, высокогорные леса);
2) природные экосистемы, субсидируемые Солнцем и другими естественными источниками (дождевые леса, приливные зоны и т.д.);
3) природные зоны, субсидируемые человеком и Солнцем (агрозкосистемы, аква-культура);
4) зоны, получавшие энергию от других экосистем в виде питания и топлива (города или урбанизированные территории).
Интенсивные агроэкосистемы в настоящее время занимает около 60% всей пашни планеты. Для них характерно применение дополнительного потока энергии (кроме солнечной), резкое уменьшение разнообразия живых организмов и доминирование искусственного отбора. В доиндустриальных агроэкосистемах требовалось меньше затрат, но они были
менее эффективны при большей продуктивности на количество вложенного человеческого труда. В индустриальных агроэкосистемах затраты человеческого труда на единицу продукции меньше (в США 4% населения в сельской местности кормит остальные 96%), но общие затраты резко возрастают, что приводит к выделению больших государственных субсидий на горючее. Обеспечение населения сбалансированными продуктами питания уже сейчас привело к пятикратному, по сравнению с людьми, увеличении расходов на сельскохозяйственных животных. От интенсификации агроэкосистем выигрывают прежде всего богатые страны. Применение же самых современных и высокопродуктивных сортов растений и пород животных без соответствующего обеспечения энергией и необходимыми питательными веществами оборачивается в бедных странах убытками.
Эта классификация принципиально отличается от биомной, основанной на структуре экосистем, так как она основана на свойствах среды. Тем не менее, она хорошо дополняет ее.
Ноосфера.Термин “ноосфера был введен в науку в конце 20-х годов нашего века. С какими событиями было связано появление понятия? Иными словами: почему появление этого термина не произошло ранее, например в ХIX веке? На мой взгляд введение термина “ноосфера” практически приурочено к возникновению нового явления на нашей планете, а точнее новой сферы разума.
Чтобы понять и дать определение данному термину, нужно сначала рассмотреть сферу жизни нашей планеты или, иначе говоря, биосферу и ее изменение с времен зарождения жизни и до наших дней.
Развитие жизни на нашей планете эволюционно. Согласно закону естественного отбора выживает сильнейший, более приспособленный к условиям Среды обитания. Однако, так как закону естественного отбора подвержены абсолютно все организмы, то эволюционирует и усложняется сама Среда обитания — различные биоценозы и биосфера в целом. Развитие биосферы происходит по пути усложнения форм жизни, каждая из которых борется за свое существование со своими природными врагами.
Данный процесс борьбы, как нам известно, привел к возникновению покрытосемянных и млекопитающих, высших представителей растительного и животного мира. При этом процесс естественного отбора не останавливается ни на минуту, а наоборот набирает все более быстрый темп.
По мнению Дарвина, эволюционное развитие живого мира этом не останавливается. Появление человека – вот венец развития животного мира. В условиях естественного отбора появляются предки человека. Но что мог противопоставить человек грозному животному миру – различным хищникам? Неужели у человека имелись острые клыки и когти, позволявшие ему не только выжить в условиях естественного отбора, но и увеличить численность и занять главенствующее положение на планете.
Нет. Человеку был дан разум – одно из удивительнейших явлений всех времен. Чтобы выжить, человеку пришлось использовать подручные средства, заменяющие ему и когти, и клыки, и быстрые ноги, и теплый мех и много другое. На мой взгляд, закон естественного отбора применим и к человеку, хотя многие последователи высоких нравственных идей его отвергают. Человек мог бы и поныне бегать с палкой-копалкой в поисках съестных корней и с каменным топором за дикими животными. Однако разум дал человеку способность учиться, изобретать и усовершенствовать орудия труда, предметы обихода. В условиях соприкосновения ареалов обитания племен, между людьми, вероятно, возникали стычки. Причинами споров могли быть пища, территория. Как правило, победу могло одержать то племя, у которого были лучше орудия труда, в данном случае — оружие.
В дальнейшем, с момента возникновения простейших цивилизаций и до наших дней, люди неотступно были вынуждены совершенствовать свои знания о мире и орудия труда.
Здесь, на мой взгляд, необходимо остановиться и оценить силу воздействия человека на окружающий мир. Сделаем грубое, но яркое сравнение земледельца наших дней и первого исторического землепашца. Сравним используемые орудия труда: мощный трактор, работающий на жидком топливе и заменяющий 70 и более лошадей, с одной стороны, и лошадь, бык, вол или другое животное. Сравним производительности: если на живой тягловой силе человек с трудом кормит себя и свою семью, то используя современные средства механизации несколько процентов населения кормят всю страну и еще поставляют на экспорт (в качестве примера рассматриваем развитые страны).
Из рассмотренного примера видно, что с течением времени сила воздействия человека на окружающий мир неукоснительно возрастает. Под влиянием этой силы окружающий мир преображается и изменяется. В принципе любой организм сосуществуя в этом мире вместе с другими влияет на окружающий мир и изменяет его. Так, например, сине-зеленые водоросли несколько
миллионов лет назад образовали первичную атмосферу планеты, а множество поколений растений произрастающих на одном участке земли преобразовали первичную материнскую породу земли в чернозем. Конечно, здесь также уместно влияние воды, ветра, температуры, но не будем вдаваться в подробности и уклоняться от главной темы.
Итак, мы видим, что эволюция живого мира приводит и к изменению неживой природы, облика нашей планеты.
В целом, ареал распространения живых организмов принято называть биосферой, в которую включаются и неотъемлемые элементы живой природы: воздух, вода, земля, свет и т.д.
Эволюция биосферы очень сложное явление. Появляющиеся новые жизни меняют окружающий мир, которые в свою очередь создает предпосылки для зарождения новых видов и их победы в борьбе с неприспособленными старыми, более простыми, видами. Однако развитие биосферы в данном случае не выходит за пределы ее определения. Усложняющееся разнообразие форм и видов жизни подчинено строгим законам эволюции.
Однако как в таком случае объяснить появление озонных дыр в стратосфере? Или глобальное повышение температур? А образование водохранилищ, смена растительности (освоение целинных земель), разработка месторождений и многое другое? Как объяснить данные явления, которые также являются изменениями окружающей среды, зачастую изменениями биосферы с точки зрения эволюции?
В данном случае основной и единственной силой, влияющей на биосферу является человек, а если говорить точнее, то человеческий разум, так как физиологически человек мало изменился с поры доисторического времени, но благодаря приобретенным знаниям, развитию разума, человек стал использовать такие технические средства, которые приводят к интенсивному изменению окружающего мира.
Практически здесь можно и закончить описание развития биосферы и начать описание развития ноосферы. Таким образом, ноосфера — сфера разума, включает в себя биосферу, видоизмененную под действием человека. Однако это очень грубое определение границ ноосферы и оно действенно только на начальном этапе развития ноосферы.
Темп развития науки и техники позволил современному человеку многое, о чем еще сто лет назад никто бы не подумал. Да что там 100 лет? В настоящее
время компьютеризация и развитие робототехники только набирает темп и можно лишь догадываться об их возможностях через 3-5 лет. Современный человек очень сильно расширил свои знания о мире. В этом столетии ему удалось выйти в космос, “приручить” атом, узнать секреты генетики. Расширились рамки ноосферы. По мнению некоторых ученых границами ноосферы нужно считать пространство, где человек, используя необходимые предметы, орудия, может побывать без какого-либо риска для жизни. То есть верхняя граница ноосферы значительно выше ее же у биосферы. Она располагается на высоте от 300 км до нескольких тысяч километров, или околоземное пространство, куда человеком выведены орбитальные станции и всевозможные спутники.
По мнению Вернадского, рамки биосферы расширяются вместе с расширением ноосферы. Ученый уже тогда предполагал, что человек сможет выйти в космос и уже тогда задал вероятное развитие ноосферы.
Здесь необходимо остановиться, чтобы прокомментировать яркое, на мой взгляд, сравнение двух сфер. Человек — живое существо и в принципе относится к “живому веществу” нашей планеты. По определению Вернадского живое вещество — это вся растительность, животный мир, то есть все органическое, вся живая природа. Поэтому человек также относится к живому веществу, а следовательно является одним из представителей оболочки жизни на нашей планете — биосферы. Таким образом, где бы ни находился человек, там по определению должна быть и биосфера.
Однако выход человека в космос или покорение полярных льдов открывают дополнительное пространство, которое затруднительно напрямую причислить к территории биосферы, хотя представитель жизни — человек- в этих условиях уже может существовать. В данном случае происходит увеличение, расширение границ ноосферы, сферы, где существование жизни возможно лишь благодаря приспособлениям, которые получены лишь благодаря деятельности человека и его разуму. Вот почему, описывая границы ноосферы нужно знать и определение ноосферы. От греческого noos — разум. Поэтому “ноосфера ” означает сфера разума, буквально “мыслящая оболочка”.
Таким образом, зарождение жизни на нашей планете привело к возникновению и развитию биосферы. В условиях эволюции жизни, усложнения и изменения биосферы появляется человек — разумное, мыслящее существо. Благодаря разуму ему становится подвластно интенсивное
изменение окружающего мира. И благодаря разуму человека эволюция биосферы перетекает в зарождение ноосферы — высшей стадии биосферы.
УЧЕНИЕ В.И.ВЕРНАДСКОГО О НООСФЕРЕ.
Вся долгая творческая жизнь Владимира Ивановича Вернадского была насыщенна неустанным трудом, поисками, новыми и новыми взлетами его гениальной мысли. В результате деятельности ученого были заложен фундаменты нескольких новых наук: геохимии, биогеохимии и радиологии. Учения В.И.Вернадского о биосфере и ноосфере были внедрены в разделы
естественных наук, особенно в физическую географию, геохимию ландшафта, почвоведение и другие.
Не правда ли, это звучит вполне современно, как выступление крупного ученого или общественного деятеля на авторитетной международной конференции, посвященной защите мира? А ведь это было сказано более 70 лет назад, когда даже физики не верили в практическое значение ядерной энергии. И произнес эти слова отнюдь не физик.
Не менее ярко гениальность мысли Вернадского и его прозорливость сказалась и в подходе к другим проблемам естествознания, в том числе и в учении о ноосфере. Ведь в то время ученому нужно было раскрыть сущность явления ноосферы, предугадать направление и тенденции ее развития, установить основные проблемы, связанные с развитием науки и техники, с
интенсификацией изменения окружающей Среды и увеличения силы воздействия человека на неё.
К своим первым выводам будущего учения о ноосфере В.И.Вернадский пришел изучая геологические процессы нашей планеты и подойдя вплотную к периоду начала второй мировой войны. Война возобновилась в Европе после более чем 20-летнего перерыва, и к 1944 г длилась в Западной Европе пять, а у нас, в Восточной Европе, три года. На Дальнем Востоке она началась раньше — в 1931 г и длится уже 13 лет.
В истории человечества и биосферы вообще война такой мощности, длительности и силы — небывалое явление. К тому же ей предшествовала тесно с ней связанная причинно, но значительно менее мощная первая мировая война с 1914 по 1918 г.
По мнению Вернадского исторические явления такой мощности можно и должно рассматривать как единый большой земной геологический, а не только исторический процесс. В атмосфере первой мировой войны ученый, по его словам, подошел в геологии к новому для него и для других и тогда забытому пониманию природы — к геохимическому и биогеохимическому, охватывающему и косную и живую природу с одной и той же точки зрения.
На мой взгляд новизна научной мысли В.И.Вернадского заключалась в том, что события, традиционно рассматриваемые под определенным углом зрения (традиционная наука, в данном случае история), ученым рассматривались в совершенно другом аспекте, под другим углом зрения (другая наука — геология). Это в некотором смысле помогло ему в процессе творческого поиска натолкнуться на мысль о смене биосферы ноосферой.
Изучая биосферу, ученый заметил, что в нашем столетии она получает совершенно новое понимание и выявляется как планетное явление космического характера. Космический характер биосферы проявляется в том, что по мнению ученого жизнь (живые организмы) реально существует не только на одной нашей планете, не только на Земле. Факт существования жизни установлен, мне кажется, без сомнений для всех так называемых земных планет, то есть для Венеры, Земли и Марса.
В своем учении о ноосфере Вернадский подчеркивает огромную роль живого вещества. Ученый разграничивает понятия “жизнь” и “живое вещество”. “Живое вещество” есть совокупность живых организмов, а понятие “жизнь” всегда выходит за пределы понятия “живого вещества” в области философии,
фольклора, религии, художественного творчества. Это все отпало в “живом веществе”.
Живое вещество пол весу составляет ничтожную часть планеты. По-видимому, это наблюдается в течение всего геологического времени, то есть геологически вечно. Оно сосредоточено в тонкой, более или менее сплошной, пленке на поверхности суши в тропосфере — в полях и лесах — и проникает весь океан. Количество его исчисляется долями, не превышающими десятых долей процента биосферы по весу, порядка близкого к 0.25%. На суше оно идет в сплошных скоплениях на глубину в среднем, вероятно, менее 3 км. Вне биосферы его нет.
В ходе геологического времени оно закономерно изменяется морфологически. История живого вещества в ходе времени выражается в медленном изменении форм жизни, форм живых организмов, генетически между собой непрерывно связанных, от одного поколения к другому, без перерыва.
Веками эта мысль поднималась в научных исканиях: в 1859 г она получила прочное обоснование в великих достижениях Ч.Дарвина и А.Уоллеса. Она вылилась в учение об эволюции видов растений и животных, в том числе и человека.
Эволюционный процесс присущ только живому веществу. И только живое вещество меняясь во времени изменяет и окружающий мир — биосферу. В.И.Вернадским была рассмотрена эволюция живого вещества, которая стала непосредственной предпосылкой образования ноосферы.
Живое вещество, эволюционируя на определенном этапе развития биосферы, рождает человека — разумное существо, Как показывает Вернадский в своем учении, человеку, чтобы выжить, пришлось использовать, единственное преимущества перед животным миром — разум. Умение учиться, перенимать и передавать опыт рождает такую категорию, как “труд”, которая по природе своей совершенно чужда остальным представителям, живого вещества. Благодаря труду, человек смог выделиться не только из живого вещества, но и из группы животных, близких к нему исторически в процессе эволюции. Благодаря своей деятельности, человек в дальнейшем смог не только выделиться, но и занять главенствующее место в живой природе и даже бросить вызов различным природным явлениям, очевидным законам и попытаются изменить окружающие его мир в соответствии с возникающими потребностями.
Исходя из геологической роли человека А.П.Павлов (1854-1929) в последние годы своей жизни говорил об антропогенной эре, нами теперь переживаемой. Он правильно подчеркнул, что человек на наших глазах становится могучей геологической силой, все растущей.
В геологической истории биосферы перед человеком открывается будущее, если он поймет это и не будет употреблять свой разум и свой труд на самоистребление.
Геологический эволюционный процесс отвечает биологическому единству и равенству всех людей — Homo sapiens и его геологических предков Sinanthropus и др. потомство которых для белых, красных, желтых и черных рас — любым образом среди них всех — развивается безостановочно в бесчисленных поколениях.
По мнению Вернадского, это закон природы. Все расы между собой скрещиваются и дают плодовитое потомство.
Исторический процесс на наших глазах коренным образом меняется. Впервые в истории человечества интересы народных масс — всех и каждого — и свободной мысли личности определяют жизнь человечества, являются мерилом его представлений о справедливости. Перед человечеством, перед его мыслью и трудом становится вопрос о перестройке биосферы в интересах свободно мыслящего человечества как единого целого.
Это новое состояние биосферы, по мнению В.И.Вернадского, и есть “ноосфера”. В условиях ноосферы человек может и должен перестраивать своим трудом и мыслью область своей жизни, перестраивать коренным образом по сравнению с тем, что было раньше. Благодаря приобретенным знаниям перед ним открываются все более и более творческие возможности.
Государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования города Москвы
Московский государственный институт индустрии туризма имена Ю.А. Сенкевича
КАФЕДРА ИСТОРИИ И ФИЛОСОФИИ НАУКИ
РЕФЕРАТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
курса 317 ТУ учебной группы
Факультет заочного обучения
Каменева Полина Алексеевна
. Роль звена в экосистеме
. Характеристика биотической структуры
. Плавила Ю. Либиха и лимитирующие факторы
. Роль загрязненности воздуха
Взаимодействие жителей нашей планеты с природой - одно из более трудоёмких и тяжело преодолимых проблем нашего времени. Сейчас стало неоспоримым что задачи сохранения окружающей среды и экономического развития взаимосвязаны: разрушая и истощая природную среду невероятно обеспечить стойкое экономическое развитие. Мы выяснили что, экосистема это совместное обитание живых организмов находящихся в одинаковых условиях существования и взаимосвязи с друг другом. Понятие экосистемы очень широкое, оно не связано с конкретным участком земли. Оно применимо ко всем стабильным системам живых и неживых компонентов. Так же мы выяснили, что солнце для консументов, продуцентов, и редуцентов играет очень важную роль для их роста и развития.
Существует большинство понятий экосистемы. Так первым в 1935г. предложил суждение экосистемы английский эколог А.Тенсли. Он оценивал экосистему как главную плоскость земли. Следовательно , Экосистема - это комплексность всех живых организмов и среды их обитания, имеющихся вследствие круговороту веществ, и образующих стабильную систему жизни.
Любую комплексность организмов и неорганических компонентов, в которой может осуществляться круговорот веществ, называют - экологической системой или экосистемой.
2. Виды экосистем
Все экосистемы невероятно разные. Они находятся в зависимости от множества факторов, от климата, геологических критерий и воздействия человека. Экосистемы могут быть естественными или антропогенными .
Естественные (природные) экосистемы - создаются под воздействием естественных факторов, оттого человек может оказывать на их незначительное влияние.
Антропогенные (искусственные) экосистемы - создаются человеком в процессе хозяйственной деятельности: ландшафты с посевами и стадами скота, города, лесопосадки, огороды, фермы. В совокупность антропогенных экосистем могут вступать сохранившиеся более мелкие естественные экосистемы .
По источнику энергии естественные и антропогенные экосистемы делятся на автотрофные и гетеротрофные .
Автотрофные экосистемы Большая доля экосистем, скажем: сельскохозяйственные - считаются фотоавтотрофными. В сельскохозяйственные экосистемы человек создаёт энергию, которая называется антропогенной т.е это может быть удобрения, горючее для транспорта и т.п, но её место незначительно в сравнении с используемой экосистемой солнечной энергией.
Гетеротрофные экосистемы - это организмы, которые применяют для питания органические вещества, выполненными иными организмами, называются гетеротрофами. К ним относятся человек, все животные, грибы, большая доля бактерий и вирусов.
Все земные экосистемы можно разбить на наземные и водные .
Наземные экосистемы (биомы)- это леса, степи, пустыни. Различаются они тем, что в разных регионах мира они проявляются по разному: скажем так, разной температурой в различных местностях, разной численностью осадков, а так же типом почв. Связь этих факторов приводит к образованию тропических, умеренных, полярных, пустынных, травянистых или лесных экосистем.
Водные экосистемы - это пруды, озёра, реки, болота, моря , открытые океаны, коралловые рифы, устья рек или заливы океанов , где смешивается солёная и пресная вода. Различия этих экосистем -численность растворённых питательных веществ в воде (солёность), глубина проникновения солнечных лучей, средняя температура воды.
3. Роль звена в экосистеме
Главными компонентами экосистемы являются химические соединения - вода, диоксид углерода, а также кислород (но не всегда) и некоторые другие неорганические вещества, живые организмы. Каждой экосистеме для своего функционального состояния необходим наплыв энергии, первым источником которой является Солнце. Электромагнитное излучение Солнца преобразуется в энергию химических связей органических веществ, которые создают в процессе фотосинтеза зеленые растения.
Химические элементы в экосистемах совершают круговорот, притом обмен элементами среди составных частях экосистемы сбалансирован. В частности, круговорот углерода и кислорода обеспечивается взаимодополняющими процессами фотосинтеза и дыхания. Круговорот элементов в экосистеме невозможен без солнечного излучения, потому от последнего зависит процесс фотосинтеза. В экосистемах поток энергии постоянно начинается с солнечной радиации, улавливаемой в процессе фотосинтеза и используемой для образования молекул углеводов. Энергия не циркулирует в экосистемах, а передается от фотосинтезирующих организмов, т.е. растений, водорослей и некоторых бактерий к животным и гетеротрофным простейшим, а поэтому к микроорганизмам. На каждом этапе основная ее доля рассеивается в форме тепла, в конечном итоге возвращающегося в мировое пространство в виде инфракрасного излучения.
экосистема биотический продуцент
Биота - это совокупность видов живых организмов, сложившаяся в историческую эпоху, соединённой областью распространения в настоящее время или в прошедшие геологические эпохи.
В состав биоты входят как представители клеточных организмов (растения 6. Характеристика биотической структуры
Экосистема основана на единстве живого и неживого вещества. Суть этого единства проявляется в следующем. Из элементов неживой природы, главным образом молекулы углекислого газа и воды, под воздействием энергии солнца синтезируются органические вещества, соединяющие все живое на планете. Развитие создания органического вещества в природе происходит в одно время с противоположным процессом - потреблением и разложением этого вещества вторично на исходные неорганические соединения. Множество этих процессов протекает в рамках экосистем различных уровней иерархии. Для того чтобы эти процессы были на равне , природа за миллиарды лет отработала определенную структуру живого вещества системы.
Движущей силой в каждой материальной системе служит - энергия. В экосистемы она поступает главным образом от Солнца. Растения за вычислением содержащегося в них пигмента хлорофилла улавливают энергию излучения Солнца и используют ее для синтеза основания любого органического вещества - глюкозы C6H12O6.
Кинетическая энергия солнечного излучения преобразуется таким образом в потенциальную энергию, запасенную глюкозой. Из глюкозы совместно с получаемыми из почвы минеральными элементами питания - биогенами - образуются все ткани растительного мира - белки, углеводы, жиры, липиды, ДНК, РНК, то есть органическое вещество планеты.
Кроме растений формировать органическое вещество могут некоторые бактерии. Они создают свои ткани, запасая в них, как и растения, потенциальную энергию из углекислого газа без участия солнечной энергии. Вместо нее они используют энергию, которая образуется при окислении неорганических соединений, например, аммиака, железа и особенно серы (в глубоких океанических впадинах, куда не проникает солнечный свет, но где в изобилии скапливается сероводород, обнаружены уникальные экосистемы). Это так называемая энергия химического синтеза, поэтому организмы называются хемосинтетиками.
Таким образом, растения и хемосинтетики создают органическое вещество из неорганических составляющих с помощью энергии окружающей среды. Их называют продуцентами или автотрофами.
Продуценты - это организмы, способные производить органические вещества из неорганических, то есть, все автотрофы[1]. Это зелёные растения (синтезируют органические вещества из неорганических в процессе фотосинтеза), но некоторые виды бактерий хемотрофов способны на чисто химический синтез органики без солнечного света.
Освобождение запасенной продуцентами потенциальной энергии обеспечивает бытие всех остальных видов живого на земле. Виды, потребляющие созданную продуцентами органику как основу вещества и энергии для своей жизнедеятельности, называются - консументами (гетеротрофы).
Консументы - это разнообразные организмы (от микроорганизмов до синих китов): простейшие, насекомые, пресмыкающиеся, рыбы, птицы и, наконец, млекопитающие, включая человека. Консументы, в свою очередь, делятся на ряд подгрупп в соответствии с различиями в источниках их питания.
Консументы первого порядка (первичные консументы) - это те животные, которые питаются продуцентами. Их самих употребляют в пищу вторичные консументы. Например, кролик, питающийся морковкой, - это консумент первого порядка, а лиса, охотящаяся за кроликом, - консумент второго порядка. Отдельные виды живых организмов соответствуют нескольким таким уровням. Например, иной раз человек ест овощи - он консумент первого порядка, говядину - консумент второго порядка, а употребляя в пищу хищную рыбу, выступает в роли консумента третьего порядка.
Первичные консументы, те кто питаются лишь растениями, называются растительноядными (фитофоги).
Консументы второго и более высоких порядков - плотоядные. Виды, употребляющие в пищу как растения, так и животных, относятся к всеядным, например, человек. Мертвые растительные и животные остатки, например опавшие листья, трупы животных, продукты систем выделения, называются - детритом. Существует много организмов, специализирующихся на питании детритом. Они называются детритофагами. Примером могут служить грифы, шакалы, черви, раки, термиты, муравьи и т.п.
В конечном счете, значимая доля детрита в экосистеме, в частности опавшие листья, древесина, в своем исходном виде не поедается животными, а гниет и разлагается в процессе питания ими грибов и бактерий. Отчего роль грибов и бактерий настолько специфична, их как правило выделяют в особую группу детритофагов и называют редуцентами. Редуценты служат на Земле санитарами и замыкают биогеохимический круговорот веществ, разлагая органику на исходные неорганические составляющие - углекислый газ и воду. Таким образом, вопреки на многообразие экосистем, все они обладают структурным сходством. В каждой из них допускается выделить фотосинтезирующие растения - продуценты, различные уровни консументов, детритофагов и редуцентов. Они и составляют биотическую структуру экосистем.
7. Плавила Ю. Либиха и лимитирующие факторы
В простейшем виде, согласно к конкретным опытам ученого, закон минимума Либиха гласит: рост растения зависит от того элемента питания, который находится в минимальном количестве (минимуме). В современной формулировке закон минимума звучит так: выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей.
Закон минимума Либиха можно пояснить на примере. В почве содержатся все элементы минерального питания, необходимые для данного вида растений, кроме одного из них, например бора или цинка. Рост растений на такой почве будет угнетен. Если добавить в почву нужное количество бора (цинка), то это приведет к росту и увеличению урожая. Но если вносить другие химические соединения (например, азот, фосфор, калий) и даже удастся добиться того, что все они будут содержаться в оптимальных количествах, а бор (цинк) будет отсутствовать, это не даст никакого эффекта.
В экологии под лимитирующим (ограничивающим) фактором - понимается любой фактор, который не даёт процессу развиваться или существовать организму, виду или сообществу. Им может быть любой из действующих в природе экологических факторов: вода, тепло, свет, ветер, рельеф, содержание в почве необходимых для жизнедеятельности растений солей и химических элементов, а в водной среде - химизм и качество воды, количество доступного кислорода и углекислого газа. Таким фактором может быть соперничество со стороны другого вида, присутствие хищника или паразита.
Изучая лимитирующие действия экологических факторов на насекомых, американский зоолог В. Шелфорд пришел к выводу, что лимитирующим фактором, ограничивающим развитие организма, может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия. В экологии такое положение носит название закона толерантности Шелфорда, сформулированного им в 1913 г. Диапазон между минимумом и максимумом определяет величину выносливости организма, который можно объяснить экологическим минимумом и экологическим максимумом. Благоприятный диапазон действия экологического фактора называется зоной оптимума (нормальной жизнедеятельности). Чем значительнее отклонение действия фактора от оптимума, тем больше данный фактор угнетает жизнедеятельность популяции. Этот диапазон называется зоной угнетения. Максимально и минимально переносимые значения фактора - это критические точки, за пределами которых существование организма или популяции уже невозможно.
Для выражения степени толерантности в экологии используют термины с приставками стено- (узкий) и эври- (широкий). Маловыносливые организмы, ограниченные каким-либо экологическим фактором и способные обитать только в условиях устойчивого постоянства этого фактора, называют стенобионтами. К ним относятся многие паразиты, виды, обитающие в океанических глубинах, в пещерах, тропических лесах. Напротив, организмы, способные существовать при широких амплитудах изменчивости факторов окружающей среды, называют эврибионтами. К ним относятся многие наземные животные. Так, место обитания лисицы распространяется от лесотундры до степей.
Смысл закона толерантности вполне понятен. Упрощенно он может быть сформулирован так: плохо недокормить, так и перекормить растение либо животное. Из этого закона вытекает следствие: любой избыток вещества или энергии является загрязняющим среду компонентом. Например, в засушливых областях избыток воды вреден, и вода может рассматриваться как загрязнитель.
Итак, для каждого вида существуют пределы жизненно необходимых факторов абиотической среды, которые ограничивают зону его устойчивости. Живой организм может существовать в определенном интервале. Чем шире этот интервал, тем выше устойчивость организма. Закон толерантности является одним из основополагающих в современной экологии.
8. Роль загрязненности воздуха
Огромную значимость приобретают вопросы связанные с охраной окружающей среды. Основание экологической культуры становится одним из основных требований развитию личности человека. Существенность чистого воздуха в жизни человека немыслимо пересмотреть, чтобы обнаружить на сколько она загрязнена.
Основными видами воздействия транспорта на окружающую среду являются: загрязнение атмосферы, загрязнение почвы и транспортный шум. Основными компонентами, загрязняющими атмосферу, в отработанных газах автомобилей являются окись углерода, углеводороды, оксиды азота и аэрозольные соединения свинца.
В значительной степени экология дорог связана с параметрами используемых транспортных средств и численностью горючего. Отечественные автомобили по сравнению с зарубежными расходуют всё больше горючего; легковой - в среднем на 16%, грузовой - на 12%. Соответственно у наших автомобилей больше эмиссия вредных веществ в атмосферу. Обилие отечественных автомобилей выпускается с бензиновым двигателем, у которого в 4 раза значительнее углеводородов и оксидов углерода и азота.
Состояние усугубляется низким качеством самого топлива. Источником загрязнения окружающей среды свинцом - является автомобильный транспорт: совместно с выхлопными газами от автомобиля свинец, образующийся при сгорании этилированного бензина, попадает в атмосферу.
В зависимости от интенсивности движения опасная зона вдоль автомагистралей может быть длительностью от 100 до 500 м. Поэтому характер загрязнённости воздуха очень серьёзный.
Тема экосистемы очень интересная, о ней можно говорить очень много и долго. Возьмём в пример природные экосистемы. В настоящее время создана более твердая научная основа понимания проблем окружающей среды, образованы регламентирующие органы на всех уровнях, организованы многочисленные общественные экологические группы, приняты полезные законы и постановления, достигнуты некоторые международные договоренности. Люди применяют все новые средства борьбы с загрязнениями на автомобилях и стараются добывать все больше нефти вместо того, чтобы поставить под вопрос саму необходимость удовлетворения чрезмерных потребностей. Человечество безнадежно стремится спасти от вымирания несколько видов, не обращая внимание на собственный демографический взрыв, стирающий с лица земли природные экосистемы. Сделаем основной вывод из материала: системы, противоречащие естественным принципам и законам, неустойчивы. Попытки сохранить их становятся все более дорогостоящими и сложными и в некоторых случаях обречены на неудачу.
Читайте также: