Закономерности развития экологических систем реферат

Обновлено: 02.07.2024

Содержание работы

Введение
1. Экосистема - основное понятие экологии
2. Биотическая структура экосистем
3. Экологические факторы
4. Функционирование экосистем
5. Воздействие человека на экосистему
Заключение
Список литературы

Содержимое работы - 1 файл

курсовая по КСЕ.doc

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

федеральное государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования «Московский государственный

Курсовая работа

на тему: Закономерности развития экосистем

Проверил: Пичужкин Н. А.

1. Экосистема - основное понятие экологии…………………………. 4

2. Биотическая структура экосистем…………………………… ……. 5

4. Функционирование экосистем…………………………………………19

5. Воздействие человека на экосистему…………………… ………….…23

Слово "экология" образовано из двух греческих слов: "oicos", что означает дом, жилище, и "logos" - наука и дословно переводится как наука о доме, местообитании. Впервые этот термин использовал немецкий зоолог Эрнст Геккель в 1886 году, определив экологию как область знаний, изучающую экономику природы, - исследование общих взаимоотношений животных как с живой, так и с неживой природой, включающей все как дружественные, так и недружественные отношения, с которыми животные и растения прямо или косвенно входят в контакт. Такое понимание экологии стало общепризнанным и сегодня классическая экология - это наука об изучении взаимоотношений живых организмов с окружающей их средой.

Живое вещество настолько многообразно, что его изучают на разных уровнях организации и под разным углом зрения.

Уровни организмов, популяций и экосистем являются областью интересов классической экологии.

В зависимости от объекта исследования и угла зрения, под которым он изучается, в экологии сформировались самостоятельные научные направления.

По размерности объектов изучения экологию делят на аутэкологию (организм и его среда), популяционную экологию (популяция и ее среда), синэкологию (сообщества и их среда), биогеоцитологию (учение об экосистемах) и глобальную экологию ( учение о биосфере Земли).

В зависимости от объекта изучения экологию подразделяют на экологию микроорганизмов, грибов, растений, животных, человека, агроэкологию, промышленную (инженерную), экологию человека и т.п.

По средам и компонентам различают экологию суши, пресных водоемов, моря, пустынь, высокогорий и других средовых и географических пространств.

Задачами работы являются рассмотрение таких понятий как

1.Экосистема- основное понятие экологии

2. Биотическая структура экосистем

3.Экологические факторы (Законы воздействия экологических факторов на живые организмы, абиотические факторы среды обитания, биотические отношения и роль видов в экосистеме.)

4.Функционирование экосистем (энергия в экосистемах, энергия и продуктивность экосистем.)

5. Воздействие человека на экосистему.

1.Экосистема - основное понятие экологии

Экология рассматривает взаимодействие живых организмов и неживой природы. Это взаимодействие, во-первых, происходит в рамках определенной системы (экологической системы, экосистемы) и, во-вторых, оно не хаотично, а определенным образом организовано, подчинено законам.

Экосистемой называют совокупность продуцентов, консументов и детритофагов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость в течение продолжительного времени.

Таким образом, для естественной экосистемы характерны три признака:

1) экосистема обязательно представляет собой совокупность живых и неживых компонентов;

2) в рамках экосистемы осуществляется полный цикл, начиная с создания органического вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие;

3) экосистема сохраняет устойчивость в течение некоторого времени, что обеспечивается определенной структурой биотических и абиотических компонентов.

Примерами природных экосистем являются озеро, лес, пустыня, тундра, суша, океан, биосфера.

Как видно из примеров, более простые экосистемы входят в более сложно организованные. При этом реализуется иерархия организации систем, в данном случае экологических.

Таким образом, устройство природы следует рассматривать как системное целое, состоящее из вложенных одна в другую экосистем, высшей из которых является уникальная глобальная экосистема - биосфера. В ее рамках происходит обмен энергией и веществом между всеми живыми и неживыми составляющими в масштабах планеты. Грозящая всему человечеству катастрофа состоит в том, что нарушен один из признаков, которым должна обладать экосистема: биосфера как экосистема деятельностью человека выведена из состояния устойчивости. В силу своих масштабов и многообразия взаимосвязей она не должна от этого погибнуть, она перейдет в новое устойчивое состояние, изменив при этом свою структуру, прежде всего неживую, а вслед за ней неизбежно и живую. Человек как биологический вид меньше других имеет шанс приспособиться к новым быстро изменяющимся внешним условиям и скорее всего исчезнет первым.

Итак, экосистема является важнейшей структурной единицей устройства окружающего мира.

2. Биотическая структура экосистем

единства проявляется в следующем. Из элементов неживой природы, главным Экосистема основана на единстве живого и неживого вещества. Суть этого образом молекул CO2 и H2O, под воздействием энергии солнца синтезируются органические вещества, составляющие все живое на планете. Процесс создания органического вещества в природе происходит одновременно с противоположным процессом - потреблением и разложением этого вещества вновь на исходные неорганические соединения. Совокупность этих процессов протекает в рамках экосистем различных уровней иерархии. Чтобы эти процессы были уравновешены, природа за миллиарды лет отработала определенную структуру живого вещества системы.

Движущей силой в любой материальной системе служит энергия. В экосистемы она поступает главным образом от Солнца. Растения за счет содержащегося в них пигмента хлорофилла улавливают энергию излучения Солнца и используют ее для синтеза основы любого органического вещества - глюкозы C6H12O6.

Кинетическая энергия солнечного излучения преобразуется таким образом в потенциальную энергию, запасенную глюкозой. Из глюкозы вместе 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 продуцировать 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. Высвобождение запасенной продуцентами потенциальной энергии обеспечивает существование всех остальных видов живого на планете. Виды, потребляющие созданную продуцентами органику как источник вещества и энергии для своей жизнедеятельности, называются консументами или гетеротрофами.

Консументы - это самые разнообразные организмы (от микроорганизмов до синих китов): простейшие, насекомые, пресмыкающиеся, рыбы, птицы и, наконец, млекопитающие, включая человека.

Консументы, в свою очередь, подразделяются на ряд подгрупп в соответствии с различиями в источниках их питания.

Животные, питающиеся непосредственно продуцентами, называются первичными консументами или консументами первого порядка. Их самих употребляют в пищу вторичные консументы. Например, кролик, питающийся морковкой, - это консумент первого порядка, а лиса, охотящаяся за кроликом, - консумент второго порядка. Некоторые виды живых организмов соответствуют нескольким таким уровням. Например, когда 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, питающиеся только растениями, называются растительноядными или фитофагами. 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. Это органика! Существует множество организмов, специализирующихся на питании детритом. Они называются детритофагами. Примером могут служить грифы, шакалы, черви, раки, термиты, муравьи и т.п. Как и в случае обычных консументов, различают первичных детритофагов, питающихся непосредственно детритом, вторичных и т. п.

Наконец, значительная часть детрита в экосистеме, в частности опавшие листья, валежная древесина, в своем исходном виде не поедается животными, а гниет и разлагается в процессе питания ими грибов и бактерий.

Поскольку роль грибов и бактерий столь специфична, их обычно 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, несмотря на многообразие экосистем, все они обладают структурным сходством. В каждой из них можно выделить фотосинтезирующие растения - продуценты, различные уровни консументов, детритофагов и редуцентов. Они и составляют биотическую структуру экосистем.

Слово "экология" образовано из двух греческих слов: "oicos", что означает дом, жилище, и "logos" - наука и дословно переводится как наука о доме, местообитании. Впервые этот термин использовал немецкий зоолог Эрнст Геккель в 1886 году, определив экологию как область знаний, изучающую экономику природы, - исследование общих взаимоотношений животных как с живой, так и с неживой природой, включающей все как дружественные, так и недружественные отношения, с которыми животные и растения прямо или косвенно входят в контакт.

Содержание работы

Введение…………………………………………………………………. 3
1. Экосистема - основное понятие экологии…………………………. 4
2. Биотическая структура экосистем…………………………………. 5
3. Экологические факторы……………………………………………..…8
4. Функционирование экосистем…………………………………………19
5. Воздействие человека на экосистему……………………………….…23
Заключение………………………………………………………………. 25
Список литературы………………………………………………………. 26

Файлы: 1 файл

курсовая по КСЕ.doc

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

федеральное государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования «Московский государственный

на тему: Закономерности развития экосистем

Проверил: Пичужкин Н. А.

1. Экосистема - основное понятие экологии…………………………. 4

2. Биотическая структура экосистем…………………………………. 5

4. Функционирование экосистем…………………………………………19

5. Воздействие человека на экосистему……………………………….…23

Уровни организмов, популяций и экосистем являются областью интересов классической экологии.

Задачами работы являются рассмотрение таких понятий как

1.Экосистема- основное понятие экологии

2. Биотическая структура экосистем

4.Функционирование экосистем (энергия в экосистемах, энергия и продуктивность экосистем.)

5. Воздействие человека на экосистему.

1.Экосистема - основное понятие экологии

Экология рассматривает взаимодействие живых организмов и неживой природы. Это взаимодействие, во-первых, происходит в рамках определенной системы (экологической системы, экосистемы) и, во-вторых, оно не хаотично, а определенным образом организовано, подчинено законам.

Экосистемой называют совокупность продуцентов, консументов и детритофагов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость в течение продолжительного времени.

Таким образом, для естественной экосистемы характерны три признака:

1) экосистема обязательно представляет собой совокупность живых и неживых компонентов;

Примерами природных экосистем являются озеро, лес, пустыня, тундра, суша, океан, биосфера.

Таким образом, устройство природы следует рассматривать как системное целое, состоящее из вложенных одна в другую экосистем, высшей из которых является уникальная глобальная экосистема - биосфера. В ее рамках происходит обмен энергией и веществом между всеми живыми и неживыми составляющими в масштабах планеты. Грозящая всему человечеству катастрофа состоит в том, что нарушен один из признаков, которым должна обладать экосистема: биосфера как экосистема деятельностью человека выведена из состояния устойчивости. В силу своих масштабов и многообразия взаимосвязей она не должна от этого погибнуть, она перейдет в новое устойчивое состояние, изменив при этом свою структуру, прежде всего неживую, а вслед за ней неизбежно и живую. Человек как биологический вид меньше других имеет шанс приспособиться к новым быстро изменяющимся внешним условиям и скорее всего исчезнет первым.

Итак, экосистема является важнейшей структурной единицей устройства окружающего мира.

2. Биотическая структура экосистем

Движущей силой в любой материальной системе служит энергия. В экосистемы она поступает главным образом от Солнца. Растения за счет содержащегося в них пигмента хлорофилла улавливают энергию излучения Солнца и используют ее для синтеза основы любого органического вещества - глюкозы C6H12O6.

Таким образом, растения и хемосинтетики создают органическое вещество из неорганических составляющих с помощью энергии окружающей среды. Их называют продуцентами или автотрофами. Высвобождение запасенной продуцентами потенциальной энергии обеспечивает существование всех остальных видов живого на планете. Виды, потребляющие созданную продуцентами органику как источник вещества и энергии для своей жизнедеятельности, называются консументами или гетеротрофами.

Консументы - это самые разнообразные организмы (от микроорганизмов до синих китов): простейшие, насекомые, пресмыкающиеся, рыбы, птицы и, наконец, млекопитающие, включая человека.

Консументы, в свою очередь, подразделяются на ряд подгрупп в соответствии с различиями в источниках их питания.

Мертвые растительные и животные остатки, например опавшие листья, трупы животных, продукты систем выделения, называются детритом. Это органика! Существует множество организмов, специализирующихся на питании детритом. Они называются детритофагами. Примером могут служить грифы, шакалы, черви, раки, термиты, муравьи и т.п. Как и в случае обычных консументов, различают первичных детритофагов, питающихся непосредственно детритом, вторичных и т. п.

Поскольку роль грибов и бактерий столь специфична, их обычно 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, несмотря на многообразие экосистем, все они обладают структурным сходством. В каждой из них можно выделить фотосинтезирующие растения - продуценты, различные уровни консументов, детритофагов и редуцентов. Они и составляют биотическую структуру экосистем.

3. Экологические факторы

Неживая и живая природа, окружающая растения, животных и человека, носит название среды обитания. Множество отдельных компонентов среды, влияющих на организмы, называются экологическими факторами.

По природе происхождения выделяют абиотические, биотические и антропогенные факторы. Абиотические факторы - это свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы.

Биотические факторы - это все формы воздействия живых организмов друг на друга.

Раньше к биотическим факторам относили и воздействие человека на живые организмы, однако в настоящее время выделяют особую категорию факторов, порождаемых человеком. Антропогенные факторы - это все формы деятельности человеческого общества, которые приводят к изменению природы как среды обитания и других видов и непосредственно сказываются на их жизни.

Таким образом, каждый живой организм испытывает влияние неживой природы, организмов других видов, в том числе и человека, и, в свою очередь, оказывает воздействие на каждую из этих составляющих.

Законы воздействия экологических факторов на живые организмы

Несмотря на многообразие экологических факторов и различную природу их происхождения, существуют некоторые общие правила и закономерности их воздействия на живые организмы.

Для жизни организмов необходимо определенное сочетание условий. Если все условия среды обитания благоприятны, за исключением одного, то именно это условие становится решающим для жизни рассматриваемого организма. Оно ограничивает (лимитирует) развитие организма, поэтому называется лимитирующим фактором. Первоначально было установлено, что развитие живых организмов ограничивает недостаток какого-либо компонента, например, минеральных солей, влаги, света и т.п. В середине XIX века немецкий химикорганик Юстас Либих первым экспериментально доказал, что рост растения зависит от того элемента питания, который присутствует в относительно минимальном количестве. Он назвал это явление законом минимума; в честь автора его еще называют законом Либиха.

Введение
Человек и природа неотделимы друг от друга и тесно взаимосвязаны. Для человека, как и для общества в целом, природа является средой жизни и единственным источником необходимых для существования ресурсов. Природа и природные ресурсы - база, на которой живет и развивается человеческое общество, первоисточник удовлетворения материальных и духовных потребностей людей. Без природной среды общество существовать не может. Человек - часть природы и как живое существо своей элементарной жизнедеятельностью оказывает ощутимое влияние на природную среду. Преобразующее влияние человека на природу неизбежно. Вносимые его хозяйственной деятельностью изменения в при-роду усиливаются по мере развития производительных сил и увеличения массы веществ, вовлекаемых в хозяйственный оборот.

1 Экологический подход к биологическим системам

Экологический подход учитывает влияние экологических факторов. Пределы биосферы в экологическом аспекте – пространство, в границах которого внешние условия (факторы) среды стимулируют активную жизнедеятельность.

Экологические факторы – элементы или условия окружающей среды, которые способны оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы даже на одной фазе их развития.

В приспособлении к меняющимся факторам окружающей среды организмам помогает заложенный в них природой механизм адаптации. Адаптивные возможности различных организмов рассчитаны на определённую силу воздействия экологических факторов. Например, повышение или понижение температуры за границы адаптационной возможности может привести к гибели организма.

Экологические факторы подразделяются на три основные группы: абиотические, биотические, антропогенные.

Абиотические факторы учитывают влияние неживой природы. Их разделяют на:

климатические (свет, тепло, давление, влага, движение воздуха);

эдафогенные (эдафос - почва);

топографические (рельеф, высота над уровнем моря);

химические (газовый состав воздуха, химический состав водных ресурсов, почвы и т.д.).

. С повышением отметки над уровнем моря понижается температура, возрастает интенсивность солнечной радиации, воздух становится более разреженным, меняется состав почвы и многое другое. С изменением абиотических условий (в данном случае с изменением высоты над уровнем моря) мы можем наблюдать ярусную вертикальную зональность в областях распространения живых организмов, приспособленных к определённым условиям существования.

К абиотическим факторам относят также физические поля (гравитационное, магнитное, электромагнитное), ионизирующую и проникающую радиацию, движение сред – акустические колебания, волны, ветер, течения, приливы. Многие абиотические факторы могут быть охарактеризованы количественно и поддаются объективному измерению.

Биотические факторы включают в себя формы влияния одних живых организмов на другие. Все биотические факторы определены внутривидовыми и межвидовыми взаимодействиями. Окружающий органический мир – составная часть среды обитания каждого живого организма. Взаимоотношения между организмами сложнее абиотических воздействий. Большинство из них не имеет скалярных значений, трудно поддаётся прямому измерению, исключение составляют количественные оценки численности популяций, факторы, относящиеся к пищевым связям и некоторые другие.

Антропогенные факторы – факторы влияния человеческого общества на процессы, протекающие в биосфере. Антропогенные факторы приводят к изменению природы как среды существования тех или иных видов или же непосредственно влияют на их жизнь.

Сущность экологического подхода определяется двумя критериями В.И. Вернадского:

полем устойчивости жизни;

полем существования жизни.

Поле устойчивости жизни – условия, которые живые организмы выдерживают, находясь на грани своих возможностей.

Поле существования жизни – условия, при которых организм может давать потомство, т.е. увеличивать свою живую массу и действенную энергию планеты.

На развитие жизни, а, следовательно, на границы биосферы оказывают влияние многие факторы, например, наличие кислорода, углекислого газа, воды в её жидкой фазе. Ограничивают область распространения жизни слишком высокие или низкие температуры, дефицит или избыток элементов минерального питания.

2 Закономерности развития экосистем

К закономерностям развития экологических систем относят:

1) усложнение структуры и насыщение видами;

2) повышение целостности экосистемы;

3) увеличение замкнутости и повышение автономности;

4) повышение степени преобразования абиотических компонентов.

В саморазвивающейся динамической системе всегда присутствуют два типа подсистем: первая сохраняет и закрепляет ее строение и функциональные особенности, а вторая ориентирована на ее изменение. Благодаря этому система имеет возможность самосохранения и развития в условиях обновляющейся среды существования. Также наблюдается тенденция всего сущего к усложнению организации путем нарастающей дифференциации функций и подсистем. При этом выполняются законы ускорения эволюции и вектора развития: развитие однонаправлено, а его темпы возрастают.

Для живого формулируется закон необратимости эволюции Л. Долло, согласно которому организм (популяция, вид) не может вернуться к прежнему состоянию, уже осуществленному в ряду предков. При этом действует закон последовательности прохождения фаз развития: фазы развития природной системы могут следовать лишь в эволюционно и функционально порядке, от простого к сложному, без выпадения промежуточных этапов, но, возможно, с очень быстрым их прохождением или эволюционно закрепленным отсутствием.

Закон сохранения массы в приложении к экосистемам звучит следующим образом: баланс вещества в системе количественно определяется разницей масс поступившего и вышедшего вещества за определенный промежуток времени.

Пеpвое начало теpмодинамики гласит, что энергия не создается ни из чего и не исчезает в никуда, а только переходит из одной формы в другую. Независимо от формы, энергия означает способность совершать работу.

Втоpое начало теpмодинамики: энергетические процессы могут идти самопроизвольно только при условии перехода энергии из концентрированной формы в рассеянную. То есть во всех процессах некоторая часть энергии теряет свою способность совершать работу и ухудшает свое качество. Втоpое начало теpмодинамики также формулируется через понятие энтpопии (мера беспорядка): процессы в изолиpованной системе сопpовождаются pостом энтpопии.

В откpытых системах, к котоpым относятся и экологические, могут идти пpоцессы как с возpастанием, так и уменьшением энтpопии. При этом в экосистеме вещество распределяется таким образом, что в одних местах энтропия возрастает, а в других резко снижается. В целом же, система не теряет своей организованности или высокой упорядоченности. Способность системы снижать неупорядоченность внутри себя иногда интерпретируют как способность накапливать отрицательную энтропию - негэнтропию.

Продолжая рассмотрение вопросов энтропии в экосистемах, стоит остановиться еще на двух положениях. Первое - положение Э.Шредингера, утверждающего, что упорядоченность организма (особи) всегда выше. чем окружающей его среды и, следовательно, организм отдает в эту среду компоненты менее организованные, чем те, которые он из этой среды получает. Следовательно, правомерно положение Хаасе о том, что организм питается негэнтропией, то есть энергетический показатель качества пищи всегда выше, чем тот же показатель продуктов диссимиляции.

Большое значение в развитии экологических систем имеет закон максимизации энергии и информации: система всегда стремиться к максимальному освоению поступающей к ней энергии и информации, что определяет ее устойчивость и конкурентоспособность.

Логическим развитием закона максимизации энергии и информации является закон минимума диссипации энергии Л. Онсагера или принцип экономии энергии: при вероятности развития процесса в некотором множестве направлений реализуется то, что обеспечивает минимум диссипации энергии. В качестве примеров минимальной траты энергии природных процессов можно привести такие далекие друг от друга естественные образования, как пчелиные соты и полигональные формы рельефа, представляющие собой те же шестигранники, но образующиеся в результате процессов промерзания-протаивания мерзлотных грунтов в тундре.

С этими законами органически связан принцип Ле Шателье-Брауна: при внешнем воздействии, выводящем систему из устойчивого равновесного состояния, равновесие смещается в том направлении, в котором эффект внешнего воздействия ослабляется. Отсюда вытекает принцип тормозящего развития, суть которого сводится к тому, что в период наиболее интенсивного развития системы возникают также и максимально действующие тормозящие эффекты.

В открытой в теpмодинамическом отношении экосистеме мигpация вещества, энеpгии и инфоpмации пpоисходит как между элементами самой системы, так и чеpез ее гpаницы. Следовательно, правомерен принцип энергетической проводимости, утверждающий, что поток энергии, вещества и информации в экосистеме должен быть сквозным и охватывать все ее компоненты.

Важнейшее следствие из этого принципа - закон сохранения жизни, сформулированный Ю.Н. Куржаковским. Он гласит: жизнь может существовать лишь при движении через живое тело потока веществ, энергии и информации.

Исходя из pеального взаимодействия живых оpганизмов, обpазующих экосистему, между собой и сpедой их обитания, пpавомеpно вычленить в любой экосистеме взаимообусловленные совокупности биотических и абиотических компонентов, а также факторы среды.

Биоту, входящую в состав биогеоценоза или элементарной экосистемы, пpинято называть биоценозом, а пространство им занятое – биотопом. Cовокупности пpиpодных фактоpов, в свою очередь, опpеделяют и лимитиpуют pазвитие экосистем. Таким образом, абиотические компоненты в совокупности с биотическими и пpиpодными фактоpами, составляют экологические условия жизнеобитания.

Наиболее полно закономерности роста и развития растений как экологических систем изучены учеными-лесоводами на основе влияний древесных пород в свободных посадках, когда человек не вмешивается в формирование кроны.

Химическая природа соединений, выделяемых корнями растений в почву, в настоящее время уже расшифрована. Это витамины, сахара, органические кислоты, ферменты, гормоны, фенольные соединения. Состав корневых выделений неодинаков у разных видов растений.

Есть предположения, что корневые выделения свеклы обладают свойствами антибиотиков, и поэтому посадка ее с некоторыми культурами, в частности с морковью, может оказать на них оздоравливающее действие. При этом не следует забывать о соблюдении достаточного расстояния между растениями, так как мощная листва свеклы затеняет соседние культуры.

Косвенное взаимодействие растений друг на друга через почву лежит в основе правил чередования культур в севообороте.

Заключение

Когда в середине шестидесятых годов двадцатого столетия проблемы окружающей среды оказались в центре внимания мировой общественности, встал вопрос: сколько времени в запасе у человечества? Когда оно начнет пожинать плоды пренебрежительного отношения к окружающей его среде? Ученые рассчитали: через 30-35 лет. Это время настало. Мы стали свидетелями глобального экологического кризиса, спровоцированного деятельностью человека. Вместе с тем последние тридцать лет не прошли даром: 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.

Однако ликвидируются в основном последствия, а не причины сложившегося положения. Например, 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.

Основной вывод ясен: системы, противоречащие естественным принципам и законам, неустойчивы. Попытки сохранить их становятся все более дорогостоящими и сложными и в любом случае обречены на неудачу.

Чтобы принимать долгосрочные решения, необходимо обратить внимание на принципы, определяющие устойчивое развитие, а именно:

- стабилизация численности населения;

- переход к более энерго и ресурсосберегающему образу жизни;

- развитие экологически чистых источников энергии;

- создание малоотходных промышленных технологий;

- создание сбалансированного сельскохозяйственного производства, не истощающего почвенные и водные ресурсы и не загрязняющего землю и продукты питания;

Окружающая нас живая природа – это не беспорядочная и случайное сочетание живых существ, а устойчивая организованная система, сложившаяся в процессе эволюции органического мира. Каждый вид занимает в этой системе определенное место.

Вложенные файлы: 1 файл

Естествознание.docx

СМОЛЕНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭКОНОМИКИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ АКАДЕМИЯ УПРАВЛЕНИЯ И ЭКОНОМИКИ

Экология. Законы развития экосистем.

Что же такое экология?

В задачи экологии входят изучение взаимоотношений организмов и их популяций с окружающей средой, исследования действия среды на строение, жизнедеятельность и поведение организма, установление зависимости между средой и численностью популяции. Экология исследует отношения между популяцией разных видов в сообществе, между популяциями и факторами внешней среды, их влияние на расселение видов, на развитие и смену сообществ. Экология, неразрывно связано с эволюционным учением. Связями организмов со средой занимаются и другие науки. Например, физиология изучает реакции организмов на внешние раздражители. Этология занимается взаимодействием организмов и среды. Экология рассматривает те же процессы и явления, но с особой точки зрения. Задачи экологии – изучить закономерности размещения живых организмов,

изменения их численности, поток энергии через живые системы, круговорот веществ, происходящий при участии живых организмов. Организмы в природе не существуют изолированно друг от друга. Особи одного вида образуют популяции. Популяции - это группировки, населяющие определенную территорию (ареал). Популяции разных видов, занимающие определенный участок (озеро, лес, болото, луг и т.д.) образуют сообщество. Сообщество вместе с неживыми компонентами среды, с которыми оно взаимодействует (солнечный свет, климат, почва, вода и т.д.) составляет экосистему. Все эти объекты относятся к трем разным уровням организации: организменному, популяционно-видовому и экосистемному. Все это и изучает экология. Выделяют аутоэкологию и синэкологию. Аутоэкология – это наука, которая изучает взаимодействие отдельных видов со средой обитания. Синэкология – это наука, которая изучает сообщество. Как известно, сообщество (биоценоз) – это совокупность растений и животных, населяющих участок среды обитания. А совокупность

сообщества и среды носит название экологической системы (биогеоценоз).

Популяцией называется группа организмов, которая относится к одному или близким видам и занимающую определенную область, место обитания (ареал). Экологическая ниша – это условие необходимые для существования популяции. Она определяет положение вида в цепях питания. В зависимости от характера питания строится пирамида питания. Она состоит из нескольких трофических уровней. Низший уровень – это автотрофные организмы ( питаются неорганическими соединениями), это растения (автотрофы). Высокий уровень – это гетеротрофные организмы, используют в пищу биомассу растений. Затем идут гетеротрофы второго порядка ( они питаются гетеротрофами первого порядка, т.е. травоядными животными и т.д.).

Растение Заяц волк и т .д.

(автотрофы) (гетеротрофы 1-го порядка) (гетеротрофы 2-го порядка)

Пирамида питания связана с круговоротом вещества в биосфере.

Растения Первичные потребители

Бактерии и грибы,

соединения Вторичные потребители

Один из важнейших принципов экологии - принцип устойчивости ( чем больше трофических уровней и чем они разнообразнее – тем устойчивей биосфера). Экология показала, что живой мир - это единая система, связанная цепочками питания и иными взаимоотношениями. Из сказанного можно сделать вывод, что каждый организм может существовать только при условии постоянной связи со средой обитания, с другими организмами, неживой природой. Живые организмы в процессе эволюции распространялись на планете и размеры популяции возрастают до тех пор, пока среда может выдерживать их дальнейшее увеличение.

Итак, экосистема – это сообщество вместе с неживыми компонентами среды, с которыми оно взаимодействует. Развиваются не только организмы и виды, но и экосистемы. Развитие экосистем называется сукцессией. Сукцессия - это последовательность сообществ, сменяющих друг друга. Она состоит из стадий развития, стабилизации и климакса. На первой стадии продукция растет до максимума, на второй остается постоянной, на третьей уменьшается до нуля по мере разрушения системы. Пример сукцессии: зарастание небольшого озера, появления на его месте болота, затем леса. Сменяются одни растения

К основным законам экологии относится закон минимума. Его сформулировал химик Либих в 1840 году. Он изучал влияние на рост растений содержание химических элементов в почве. Например: пусть в почве содержатся все элементы минерального питания, нужные для вида растения, кроме бора. Рост растений на такой почве либо угнетен или невозможен. Если добавить в почву бора, то это приведет к увеличению урожая, но если мы будем вносить любые другие вещества, то это не даст эффекта. Это правила применима не во всех случаях, так если в почве не хватает нитратов, это можно компенсировать, добавляя в почву аммиак.

это такие условия, в которых особи данного вида оказываются наиболее приспособленными (т.е. оставляют наибольшее число потомков).

Чем больше трофических уровней, тем больше потери энергии в системе.

Одноклеточные ветвистоусые рачки хищные личинки

Плотва щука бактерии грибы

Такая последовательность питающихся друг другом организмов называется трофической цепью, а составляющая этой цепи относится к тропическим уровням. Первый трофический уровень – продуценты (водоросли). Второй тропический уровень – консументы первого порядка (рачки). Консументы второго порядка – личинки комаров и т.д.

В экосистеме осуществляется круговорот веществ. Продуценты запасают энергию солнца ( часть расходуется для них самих – процессы синтеза, клеточного дыхания и т.д.). Консументы используют только часть энергии, запасенной продуцентами. Еще меньшую долю энергии получают консументы второго порядка. Продукция следующего тропического уровня обычно меньше десяти процентов от продукции предыдущего. Поэтому тропические цепи не могут быть длинными. Консументы четвертого и пятого порядков всегда имеют низкую биомассу и продукцию.

Развитие экосистем аналогично развитию отдельного организма.

Принцип гетеротрофной утилизации продуктов автотрофного метаболизма. Мертвое органическое вещество – детрит, которое

образуется при гибели животных и растений, перерабатывается бактериями и грибами и разлагается до простых веществ. (вода, углекислый газ и др.). Они вновь усваиваются растениями. Бактерии и грибы относят к редуцентам (разрушители). Это свойство экосистем сейчас под угрозой в связи с хозяйственной деятельностью человека, ведущее к накоплению отходов, которые природа не в состоянии утилизировать.

Таким образом, комплексы взаимосвязанных видов (популяции разных видов ) обитающих на определенной территории с более или менее однородными условиями существования образуют биогеоценоз. Биогеоценоз неразрывно связан с факторами неживой природы (почва, влажность, температура), образуя вместе с ними устойчивую систему, между компонентами которой протекает круговорот веществ. Саморегуляция проявляется в том, что численность особей каждого вида поддерживается на постоянном уровне. Такую устойчивую, саморегулирующею систему, академик В.Н.Сукачев назвал биогеоценозом. Это и есть экологическая система (экосистема), развитие которой происходит по своим законам.

Прокомментировать следующие высказывания:

Вне всякого сомнения, чтобы прокомментировать высказывания великого ученого необходимо ознакомится с его биографией. Итак, Майкл Фарадей родился в семье лондонского кузнеца Джемса Фарадея в 1791 г. С детства в Фарадее воспитывались любовь к труду, рабочая честность и гордость. Образование его было самым заурядным и включало в себя начальные навыки чтения, письма и арифметики. Двенадцати лет его отдали в ученики к владельцу книжной лавки и переплетной мастерской Жоржу Рибо. Здесь Фарадей вначале занимался разноской книг и газет, а в дальнейшем овладел в совершенстве переплетным мастерством. Эту свою профессию Фарадей никогда не забывал. Работая в мастерской переплетчика, Фарадей много и жадно читал, стремясь восполнить пробелы своего недостаточного образования. Особенно большое впечатление произвели на него статьи по электричеству в "Британской энциклопедии", "Беседы по химии" мадам Марсэ и "Письма о разных физических и философских материях" Л. Эйлера. Майкл организовал домашнюю химико-физическую лабораторию и проделал описанные в этих книгах опыты. Посетители лавки Рибо не могли не обратить внимания на молодого переплетчика, жадно читавшего книги. Однажды мистер Дэне, член Лондонского Королевского общества, с удивлением узнав, что Майкл заканчивает изучение последнего номера серьезного научного журнала "Химическое обозрение", предложил ему послушать цикл лекций своего друга, сэра Гэмфри Дэви. Это решило судьбу Фарадея. Благодаря помощи Дэнса в марте 1813 г. Майкл становится лаборантом Дэви в Королевском институте Великобритании. Вот такая характеристика, со слов Дэви, была записана в протокол заседания: "Его имя Майкл Фарадей. Его данные кажутся хорошими, его характер активный и бодрый, а образ действия разумный". Фарадей был бесконечно рад. В 1813 г. он в качестве лаборанта, помощника и слуги едет с Г. Дэви и его женой в большое путешествие по Европе. "Это утро - начало новой эпохи в моей жизни. До сих пор, насколько мне помнится, я не отъезжал от Лондона на расстояние больше двадцати миль", - писал Фарадей. Много интересного познает Фарадей во время этой поездки. В Париже он знакомится с Ампером, Гей-Люссаком и ассистирует Дэви при открытии йода, в Генуе делает опыты с электрическим скатом, во Флоренции сжигает алмаз в атмосфере кислорода, в Милане знакомится с Вольтом. Фарадей начинает бегло говорить по-французски и немецки. Он производит на ученых хорошее впечатление. Химик Дюма писал: "Мы восхищались Дэви, мы полюбили Фарадея. Летом 1815 г. путешествие окончилось. Вернувшись в Англию, Фарадей продолжает работать лаборантом в Королевском институте. Но это уже другой Фарадей, более зрелый и более самостоятельный. Как-то из Флоренции пришла посылка с образцами известняка для анализа. Дэви предложил Фарадею выполнить этот анализ. Просмотрев результаты анализа, Дэви был удовлетворен тщательностью проделанной работы и отдал материал в научный журнал для опубликования. Так появилась первая научная работа Фарадея. С 1815 по 1820 г. Фарадей занимается в основном исследованиями по химии. Перемена в тематике его научной деятельности произошла в августе 1820 г. после ознакомления с работой Эрстеда. Получив работу Эрстеда, Дэви и Фарадей на следующий день повторили его опыт. Они убедились в правоте Эрстеда и поняли, что пропасть между электричеством и магнетизмом исчезает. Но объяснить и развить опыт Эрстеда выпало на долю Ампера. Сделать что-либо новое в этой области в течение 1820-1821 гг. ни Дэви, ни Фарадею не удалось. В 1821 г. Дэви постепенно отходит от вопросов, связанных с электричеством, упорный же Фарадей записывает в своем дневнике: "Превратить магнетизм в электричество". С решением этой задачи была, по существу, связана вся дальнейшая жизнь замечательного английского физика.

В жизни Фарадея царило триединство: наука, семья и церковь. Почти одновременно Оксфордский университет присудил ему докторскую степень, а члены общины избрали его одним из служителей-"пророков". С одинаковым успехом он читал воскресные проповеди (которые часто приходили послушать его коллеги) и научные лекции, на которые члены королевской семьи приводили своих детей. Гениальный самоучка, глубоко религиозный человек, верящий в единство "Бога живого" и живой природы, изобрел динамо-машину, впоследствии получившую название генератора постоянного тока. При этом на все деловые предложения (как тут не вспомнить его родителей!), сулившие большие деньги, Фарадей отвечал отказом и продолжал возиться с проводами и магнитами, а в последние годы жизни по высочайшему указу королевы Виктории Фарадею отводится резиденция в величественном дворце Хэмптон-Корт близ Лондона. К моменту смерти в 1867 году его научные открытия получили признание девяноста семи академий наук (в том числе 8 декабря 1830 г. его приняли в почетные члены С.-Петербургской академии наук), он также был носителем целой коллекции научных титулов, однако не счел нужным получить хотя бы одно звание. В своих лучших традициях Фарадей отказался и от дворянского титула.Фарадей дал нам лучший образец того, чем должна быть физическая мысль. Он был физик-мыслитель в самом высоком значении этого слова и в обществе ученых отличался, он был другим. Неудивительно, ведь он все свои идеи связывал с неразрывной связи и взаимовлиянии сил природы. Так, всякий раз исследуя диэлектрику Фарадей вновь возвращался к мысли о существенной роли среды в электрических взаимодействиях.

Читайте также: