Екосистеми - основні структурні одиниці біосфери. Екосистемні

Экологические системы,
биогеохимический
круговорот веществ и
энергии в природе

Экосистемой называют
совокупность организмов, которые
совместно проживают, и условия
их существования, находящихся в
закономерной связи друг с другом,
объединение абиотической среды и
живых организмов, проживающих в
нем.

Элементарная экосистема должна
включать в себя организмы всех
трофических уровней и иметь
достаточно замкнутый цикл
основных элементов.

К экосистемам обязательно входят
продуценты, обеспечивающие
аккумулирования солнечной
энергии и создание органического
вещества, консументы,
осуществляющие ее переработку, и
редуценты, утилизирующие
отходы деятельности продуцентов
и редуцентов
характеристика экосистем






Для характеристики экосистем
используют:
а) видовой состав живых организмов,
типичный для данной экосистемы;
б) соотношение в экосистеме организмов
с разными типами питания;
в) размер создаваемой в экосистеме
первичной и вторичной биопродукции;
г) интенсивность потока энергии через
экосистему и скорость круговорота
веществ;
д) режим абиостичних условий и
ресурсов.

Биогеоценоз - это совокупность на
определенном пространстве земной
поверхности однородных природных
явлений (атмосферы, горной породы,
растительности, животного мира,
микроорганизмов, почвы,
гидрологических условий), имеющих
свою особую специфику взаимодействия
этих составляющих ее компонентов и
определенный тип обмена веществ и
энергией их между собой и другими
явлениями природы и та, которая
представляет собой внутренне
противоречивую диалектическое
единство, находящееся в постоянном
движении, развития
Абиотические компоненты
экосистем

Абиотические факторы определяют
возможность существования всех групп
организмов в той или иной среде,
воздействуя на географическое
распространение растений, животных и
микроорганизмов. Они важны для
размножения живых существ и имеют
большое значение для общего уровня
жизнедеятельности организмов. В
экосистемах абиотические факторы
выступают как звено, связывающее разные
группы организмов и тем обеспечивает
структурно-функциональную целостность
экосистем.



По своему значению абиотические факторы
делятся в экосистемах на две группы:
1. Ресурсы, то есть такие факторы,
используемые живыми организмами и
распределяются между ними. Это, например,
вода, питательные вещества и т.д..
2. Условия существования, то есть
неделимые абиотические факторы, которые
не расходуются в процессе
жизнедеятельности и в равной степени
влияют на все живые организмы в данной
экосистеме. Но, действительно, такие
факторы под влиянием процессов
жизнедеятельности изменяются и могут
служить каналом взаимовлияния организмов.
Типичным примером условий существования
являются температура и pH почвы.




абиотические факторы подразделяют на
три группы:
а) климатические факторы - температура,
режим освещенности, воздуха и некоторые
другие;
б) едафичние факторы, включающие в
себя ресурсы и условия, связанные с
грунтом: это тип почвы, ее физикохимические особенности, состав
почвенного раствора и т.п.;
в) факторы, действующие в толще воды и
имеют значение для водных экосистем.
климатические пояса




- Тропический пояс определяется средней
температурой самого холодного месяца не ниже,
чем 15 ° - 20 °. Температура здесь вообще не
опускается ниже 0 °. Вегетация растений
продолжается весь год;
- Субтропический пояс - лежит на север и юг от
тропического пояса. Температура самого
холодного месяца здесь выше температуры плюс
4 ° С. Снижение температуры ниже 0 ° редко
наблюдается;
- Умеренный пояс - лежит соответствии севернее
и южнее субтропическому. В его рамках хорошо
выражена сезонная смена пip года.
Продолжительность вегетационного периода
растений не менее 2 - 3 месяцев. Зимой выпадает
снег, для осени и весны характерны заморозки;
- Холодный пояс - прилегающий к Северному и
Южному полюсам. Вегетационный период здесь
длится всего 1,5-2 месяца.
Солнечная радиация
Для растений свет является
источником энергии для
фотосинтеза, вызывает изменение форм роста
и служит сигналом для перехода из одной
фазы развития к другой. Для большинства
видов животных свет, хотя бы минимальный,
обеспечивает при развитых органах зрения
ориентацию в пространстве. Эту же роль
выполняет свет и для человека. У человека и
ряда животных только под действием света
идет синтез витамина D. Однако существует
немало животных, приспособившиеся жить
без света. Это кроты, почвенные насекомые,
летучие мыши, ночные бабочки.

Вода

У всех организмов клетки имеют
высокую водонасиченисть - до 80 - 98
%. Такая водонасиченисть является
необходимым условием
жизнедеятельности. Источником воды
для сухопутных живых организмов
служат осадки и грунтовые воды.
Дополнительный приток влаги, росы, в
том числе и подземные туманы и росы
(появление ночью капелек воды в
верхних горизонтах почвы).
Растения делятся на три
основные группы:



гидрофиты
мезофиты
ксерофиты



Гидрофиты - растут в водоемах и
местах с повышенной
увлажненностью.
Мезофиты - жители мест со
средней увлажненностью.
Ксерофиты-приспособлены к
экосистем степей и пустынь, где
режим влажности довольно беден.
Газовый состав воздуха

Для живых организмов основное значение
имеет количество углекислого газа и кислорода
в воздухе. Для растений углекислый газ
является источником углерода при фотосинтезе.
По способности поглощения углекислого газа из
воздуха растения делятся на два типа - с СЗ и с
С4 фотосинтезом. У растений первого типа есть
только один поглотитель углекислого газа рибульозобиофосфат. В С4-растений таких
поглотителей два: к рибульозобиофосфату
добавляется еще фосфофенолпировиноградна
кислота. Поэтому С4-растения более
эффективно используют ресурсы С02 воздуха.
Живые организмы.
Биоценозы.


Совокупность всех живых
организмов экосистемы называют
биоценозом.
Биоценозом (группировкой)
называют группу организмов
разных видов, сосуществующих на
одном и том же участке территории
и взаимодействуют между собой за
счет трофических или
пространственных связей.
Среди структур биоценоза
обычно выделяют три их
вида:
 а) видовую, раскрывающий видовое
разнообразие живых организмов;
 б) трофическую, демонстрирующий
характер пищевых взаимоотношений
между организмами биоценоза;
 в) пространственную, показывающий
территориальное размещение растений,
животных и микроорганизмов.

состав биоценоза

состав биоценоза подчиняется
одному общему правилу: в
естественном биоценозе
обязательно должны быть
продуценты, консументы
и редуценты.




Биоценозы разделяются на:
а) фитоценозы, образованные
растениями;
б) зооценоза, которые представляют
собой совокупность всех животных
экосистемы;
в) микробоценозу, сформированные
микроорганизмами, населяющих
подземную часть экосистемы.
Формы связей в биоценозах


1. Топические связи, которые возникают за счет
того, что один организм изменяет среду в
сторону, благоприятную для других организмов.
Например, сфагновые мхи подкисляют почвенный
раствор и создают благоприятные условия для
заселения этих болот росянкой, клюквой и
другими растениями, которые характерны для
болот Украинского Полесья.
2. Трофические связи - заключаются в том, что
особи одного вида используют другой вид,
продукты его жизнедеятельности или мертвые
остатки как источник пищи. Например, только на
основе трофических связей аисты входят в состав
водно болотных ценозов, а лоси населяют в
основном осиновые леса.


3. Фабричные связи - связи, при которых
особи одного вида используют особей
другого вида или их части тела для
построения необходимых им гнезд или
убежищ. Таков, например, характер
связи лесных птиц с лесными ценозами,
придающие им дупла или ветки для
сооружения гнезд.
4. Форичние связи - связи,
обеспечивающие перенос особей одного
вида особями другого вида. Расселение и
прорастания многих растений с сочными
плодами зависит от присутствия
животных, которые обеспечивают
перенос их семян.
СОДЕРЖАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ
ЗАКОНОВ

1) закон ограниченности природных
ресурсов. Некоторые ученые считают
солнечную энергию практически
неисчерпаемой, однако при этом не
учитывают, что серьезным препятствием
для ее использования является
биосфера, антропогенное изменение
которой сверх допустимого предела (по
правилу - 1%) может привести к
серьезным и тяжелым последствиям:
искусственное привнесение энергии в
биосферу достигло уже значений,

2) уменьшение природноресурсного потенциала - в
пределах одной общественноэкономической формации или
способа производства и одного
типа технологии - ведет к тому, что
природные ресурсы становятся все
меньше доступными и требуют
увеличения затрат труда и энергии
на их добычу и транспортировку;

3) пирамиды энергий - с одного
трофического уровня
экологической пирамиды
переходит на другие уровни не
более 10% энергии, этот закон
дает возможность вычислять
необходимые земельные площади
для обеспечения населения
продуктами питания и т.п.;
4) равнозначности всех условий
жизни - все природные условия
среды, необходимые для
жизни, играют
равнозначную роль;



5) развитие природной системы за счет
окружающей среды - любая естественная
система может развиваться только при
условии использования материальноэнергетических и информационных
возможностей окружающей среды;
абсолютно изолированное саморазвитие
невозможно. Из этого закона вытекает
несколько последствий:
а) абсолютно безотходное производство
невозможно;


б) любая высокоорганизованная
биотическая система, используя и
видоизменяя свою жизненную среду,
является потенциальной угрозой для
более высокоорганизованных систем
(благодаря этому в земной биосфере
невозможно новое зарождение жизни оно будет уничтожено организмами
более высокоорганизованными, чем
первоначальные формы живого);
в) биосфера Земли как система
развивается не только за счет ресурсов
планеты, но и косвенно, за счет и под
влиянием развития космических систем;

6) системогенетический - много
природных систем, в частности
геологические образования, особи,
биотические сообщества, экосистемы и
т.д., в индивидуальном развитии
повторяют в сокращенной (в
закономерно измененной и обобщенной)
форме эволюцию своей системной
структуры; этот закон предопределяет
необходимость учета при управлении
природными процессами закономерного
прохождения ними промежуточных фаз.
Например, вырубленный лес нельзя
восстановить непосредственно. Его
развитие должно иметь несколько фаз:
молодняка, жердняка, средневекового,
спелых и переспелих леса.

7) системопериодический, который,
например, проявляется в периодической
системе химических элементов или в
гомологических рядах. Базой для
создания периодических таблиц (не
только химических элементов или
генетических взаимосвязей) служит
установлена глобальная иерархия
природных систем. Исследования с
использованием этого закона позволяют
глубже понять состав и
функционирования природных систем,
их соподчиненность, определить
количественное выражение проявления
другого закона - закона оптимальности;

8) совокупности (совместного
действия) природных факторов например, урожай зависит не от
отдельного, пусть даже очень
важного, фактора, а от
совокупности экологических
факторов, коэффициент действия
каждого отдельного фактора в их
совместном воздействии разный и
может быть вычислен;

9) сукцесивного замедление - процессы,
происходящие в зрелых уравновешенных
системах, как правило, обнаруживают
тенденцию к замедлению, отсюда
бесперспективными являются попытки
"творить" природу хозяйственными
мероприятиями без вывода ее системы из
равновесия или создание каких-то других
особых условий для осуществления
хозяйственной акции. Например,
акклиматизация новых видов культурных
растений дает сначала эффект, далее
популяционный взрыв угасает, и если
этот вид не становится массовым
вредителем, то его хозяйственное
значение резко уменьшается;

10) ускорение эволюции - скорость
формообразования с бегом геологического
времени увеличивается, а средняя
продолжительность существования видов
внутри более крупной единства (группы)
снижается, то есть высоко-организованные
формы существуют меньше времени, чем
низкоорганизованными. Ускорение
эволюции предполагает и более быстрое
исчезновение видов, их вымирание,
которое происходит медленными темпами,
чем формообразования, в результате чего
количество видов в биосфере в процессе
эволюции возрастает. Противоположный
процесс - нарастание темпов истребление
отдельных видов животных и растений связан с антропогенным воздействием, а не
с действием указанного выше закона;




11) эволюции, которые проявляются в
трех аспектах:
а) как общение животных с внешним
миром, или двойственности живых
элементов;
б) постепенного создания всего сущего в природе ничто не вечно, все имеет
свою историю;
в) осложнения организации заключается в усложнении организации
как отдельного организма, так и
экосистем благодаря росту
дифференциации функций и органов,
исполняющих эти функции;

12) экологические корреляции - в
экосистеме, как и в любом целостном
природном образовании, все ее
компоненты функционально
соответствуют друг другу; выпадение
одной части системы (уничтожение вида)
неминуемо приводит к исключению всех
тесно связанных с этой частью системы
других ее частей и к функциональной
изменения целого в рамках действия
закона внутреннего динамического
равновесия.
Общие закономерности
экологических факторов:







1) закон оптимума;
2) неоднозначность действия фактора на
разные функции организма или группировки;
3) изменчивость, вариабельность и
разнообразие ответных реакций на
воздействие факторов среды у отдельных
особей вида;
4) приспособление видов к каждому из
факторов среды происходит относительно
независимым путем;
5) несовместимость экологических спектров
отдельных видов;
6) взаимодействие факторов;
7) правило лимитирующих факторов.
Б.Коммонера (1974)
сформулировал четыре
экологических закона:




1)
2)
3)
4)
все связано со всем;
все должно куда-то деваться;
природа знает лучше;
ничто не дается даром.







Олесь Бердник
"основные принципы нового
видения мира"
1) совместности - все во всем;
:
2) протея - вечной бегства, текучести, то, что
современные теоретики определяют как принцип
неозначености;
3) вечного метаморфозу;
4) аналогии, тождества;
5) корреляции - мгновенной взаимодействия во
Вселенной;
6) насыщенности - полноты или убыточности;
7) назначение - все в бытии "предназначено" для
чего-то, как в любом организме значительное
количество катастроф и недоразумений вызвана
нарушением этого принципа.
Спасибо за внимание