قدرة النظام البيئي. ورقة الغش: النظام البيئي وخصائصه

تنظر علم البيئةالتفاعل بين الكائنات الحية والطبيعة غير الحية. يحدث هذا التفاعل ، أولاً ، ضمن نظام معين (نظام بيئي ، نظام بيئي) ، وثانيًا ، ليس فوضويًا ، ولكنه منظم بطريقة معينة ، يخضع للقوانين. النظام البيئي هو مجموعة من المنتجين والمستهلكين ومغذيات المخلفات يتفاعلون مع بعضهم البعض ومع بيئتهم من خلال تبادل المادة والطاقة والمعلومات بطريقة تجعل هذا النظام الوحيد مستقرًا لفترة طويلة. وبالتالي ، يتميز النظام البيئي الطبيعي بثلاث ميزات:

• 1) النظام البيئي هو بالضرورة مزيج من المكونات الحية وغير الحية
• 2) في إطار النظام البيئي ، يتم تنفيذ دورة كاملة ، تبدأ بتكوين المادة العضوية وتنتهي بتحللها إلى مكونات غير عضوية ؛
• 3) يظل النظام البيئي مستقرًا لبعض الوقت ، والذي يتم توفيره من خلال بنية معينة من المكونات الحيوية وغير الحيوية.

أمثلة على النظم البيئية الطبيعية هي البحيرة ، والغابات ، والصحراء ، والتندرا ، والأرض ، والمحيطات ، والمحيط الحيوي. كما يتضح من الأمثلة ، يتم تضمين النظم البيئية الأبسط في الأنظمة الأكثر تعقيدًا. في الوقت نفسه ، يتم تحقيق التسلسل الهرمي لتنظيم الأنظمة ، في هذه الحالة ، الأنظمة البيئية. وبالتالي جهاز الطبيعة يجب اعتباره كنظام، التي تتكون من النظم البيئية المتداخلة ، وأعلىها نظام بيئي عالمي فريد - المحيط الحيوي. في إطاره ، هناك تبادل للطاقة والمواد بين جميع المكونات الحية وغير الحية على نطاق كوكبي. إن الكارثة التي تهدد البشرية جمعاء هي أن إحدى العلامات التي تدل على أنه كان يجب انتهاك نظام بيئي: فقد تم إخراج المحيط الحيوي كنظام بيئي من حالة الاستقرار بسبب النشاط البشري. نظرًا لحجمها وتنوع العلاقات المتبادلة ، لا ينبغي لها أن تهلك من هذا ، بل ستنتقل إلى حالة مستقرة جديدة ، مع تغيير بنيتها ، أولاً وقبل كل شيء ، غير حية ، وبعدها حتمًا تعيش. الإنسان ، كنوع بيولوجي ، لديه فرصة أقل من غيره للتكيف مع الظروف الخارجية الجديدة المتغيرة بسرعة ، ومن المرجح أن يختفي أولاً. مثال توضيحي وتعليمي على ذلك هو قصة جزيرة الفصح. في إحدى جزر بولينيزيا ، تسمى جزيرة إيستر ، نتيجة لعمليات الهجرة المعقدة في القرن السابع ، نشأت حضارة منغلقة معزولة عن العالم بأسره. في مناخ شبه استوائي موات ، على مدى مئات السنين من الوجود ، وصلت إلى ارتفاعات معينة من التطور ، وخلقت ثقافة وكتابة أصلية ، والتي لا يمكن حتى يومنا هذا فك رموزها. وفي القرن السابع عشر ، هلكت بلا أثر ، ودمرت أولاً النباتات والحيوانات في الجزيرة ، ثم دمرت نفسها في الوحشية التقدمية وأكل لحوم البشر. لم يعد لدى آخر سكان الجزيرة الإرادة والمواد اللازمة لبناء "سفن نوح" - القوارب أو الطوافات. تخليداً لذكرى نفسها ، ترك المجتمع المختفي جزيرة شبه صحراوية بأشكال حجرية عملاقة - شهود عيان على قوتها السابقة. لذا ، فإن النظام البيئي هو أهم وحدة هيكلية في بنية العالم المحيط. كما يتضح ، يتكون أساس النظم البيئية من مادة حية ، تتميز بتركيب حيوي ، وموئل تحدده مجموعة من العوامل البيئية.

النظام البيئي، أو النظام البيئي(من اليونانية القديمة οἶκος - المسكن والإقامة ونظام σύστημα) - نظام بيولوجي يتكون من مجتمع من الكائنات الحية ( التكاثر الحيوي) ، موائلها ( حيوي) ، وهو نظام من الاتصالات التي تتبادل المادة والطاقة بينهما.

يميز العلماء النظم الإيكولوجية إلى أنظمة إيكولوجية دقيقة (على سبيل المثال ، شجرة) ، وأنظمة إيكولوجية متوسطة (غابات ، وبرك) وأنظمة إيكولوجية كلية (محيطات ، قارة). أصبح المحيط الحيوي النظام البيئي العالمي.

هناك خصائص-سمات تسمح لنا بتعريف مفهوم النظام البيئي الذي يعمل ككائن للتنظيم القانوني. وتشمل هذه:

1. إغلاق النظام البيئي. عملها المستقل. يمكننا أن نقول ، على سبيل المثال ، قطرة ماء ، غابة ، بحر ، إلخ. هي أنظمة بيئية ، لأن كل من هذه الكائنات لها نظامها المستقر من الكائنات الحية (الشركات العملاقة في قطرة ، والأسماك في البحر ، وما إلى ذلك). تُلزم الطبيعة المغلقة للنظم البيئية جميع مستخدمي الموارد الطبيعية بمراعاة العواقب البيئية لأفعالهم ، حتى لو لم تكن هناك مظاهر مرئية للتأثير على الطبيعة. وبالتالي ، فإن إنشاء طريق في منطقة مفتوحة ، للوهلة الأولى ، لا يؤثر على البيئة. لكن في ظل ظروف معينة ، يمكن أن يصبح الطريق مصدرًا لكارثة بيئية ، على سبيل المثال ، إذا تم مده دون مراعاة تدفق مياه الفيضانات ، والتي ، عند تراكمها ، يمكن أن تدمر الغطاء الأرضي.

2. الترابط بين النظم البيئية. تتطلب هذه الميزة اتباع نهج متكامل لاستخدام الكائنات الطبيعية ، والتي تسمى في الواقع المناظر الطبيعية. على سبيل المثال ، عند تخصيص الأراضي للأراضي الصالحة للزراعة أو إجراء استصلاح الأراضي ، من الضروري مراعاة طرق هجرة ممثلي الحيوانات البرية ، للحفاظ على الشجيرات الفردية والمستنقعات والشرفات ، إلخ. تعكير صفو المناظر الطبيعية التي تطورت في المنطقة. يتيح نهج المناظر الطبيعية ضمان أولوية بيئية عامة في إدارة الطبيعة ، والتي بموجبها يجب أن تخضع جميع أنواع استخدام الكائنات الطبيعية لمتطلبات الرفاهية البيئية للبيئة الطبيعية.

3. الإنتاجية الحيوية.تساهم هذه الميزة في التكاثر الذاتي للنظام البيئي ، وأداء وظيفة معينة ، والتي تحدد نتيجة لذلك الوضع القانوني المختلف للكائن الطبيعي. لذلك ، يجب تخصيص الأراضي ذات الخصوبة المتزايدة لاحتياجات الزراعة ، ولأغراض أخرى - غير منتجة. تؤخذ الإنتاجية أيضًا في الاعتبار عند تحديد رسوم لاستخدام كائن طبيعي ، عند فرض الضرائب ، في حالة التعويض عن الضرر أو وقوع حدث مؤمن عليه.

مثال على النظام البيئي - بركة بها نباتات تعيش فيها ، وأسماك ، ولافقاريات ، وكائنات دقيقة تشكل المكون الحي للنظام ، والتكاثر الحيوي. تتميز البركة كنظام بيئي بالرواسب السفلية لتكوين معين ، والتركيب الكيميائي (التركيب الأيوني ، وتركيز الغازات المذابة) والمعايير الفيزيائية (شفافية المياه ، واتجاه التغيرات السنوية في درجات الحرارة) ، بالإضافة إلى مؤشرات معينة للإنتاجية البيولوجية ، الحالة الغذائية للخزان والظروف الخاصة لهذا الخزان.

مثال آخر على النظام البيئي - غابة نفضية في وسط روسيا مع تركيبة معينة من نفايات الغابات ، وخصائص التربة لهذا النوع من الغابات ومجتمع نباتي مستقر ، ونتيجة لذلك ، مع مؤشرات مناخية محددة بدقة (درجة الحرارة ، والرطوبة ، والضوء) ومجموعة معقدة من الحيوانات الكائنات الحية المقابلة لمثل هذه الظروف البيئية.

أحد الجوانب المهمة التي تجعل من الممكن تحديد أنواع وحدود النظم البيئية هو الهيكل الغذائي للمجتمع ونسبة منتجي الكتلة الحيوية ومستهلكيه والكائنات الحية المدمرة للكتلة الحيوية ، بالإضافة إلى مؤشرات الإنتاجية واستقلاب المادة والطاقة .

النظام البيئي هو نظام معقد وذاتي التنظيم وذاتي التنظيم والتطور الذاتي. السمة الرئيسية للنظام البيئي هي وجود مغلق نسبيًا ومستقر في المكان والزمان تدفقات المادة والطاقةبين الأجزاء الحيوية وغير الحيوية من النظام البيئي. ويترتب على ذلك أنه ليس كل نظام بيولوجي يمكن أن يسمى نظامًا بيئيًا ، على سبيل المثال ، حوض السمك أو الجذع الفاسد ليس كذلك.

يجب أن تسمى هذه الأنظمة مجتمعات ذات رتبة أدنى ، أو عوالم مصغرة. في بعض الأحيان يتم استخدام مفهوم الوجوه من أجلهم (على سبيل المثال ، في علم البيئة الجيولوجية) ، لكنه غير قادر على وصف مثل هذه الأنظمة بشكل كامل ، خاصةً ذات الأصل الاصطناعي.

النظام البيئي هو نظام مفتوح ويتميز بتدفقات المدخلات والمخرجات من المادة والطاقة. أساس وجود أي نظام بيئي تقريبًا هو تدفق طاقة ضوء الشمس ، وهو نتيجة للتفاعل النووي الحراري للشمس ، إما في شكل مباشر (التمثيل الضوئي) أو غير مباشر (تحلل المواد العضوية). الاستثناء هو النظم البيئية في أعماق البحار (المدخنون "السود" و "البيض") ، ومصدر الطاقة فيها الحرارة الداخلية للأرض وطاقة التفاعلات الكيميائية.

وفقًا للتعريفات ، لا يوجد فرق بين مفهومي "النظام البيئي" و "التكاثر الحيوي" ، ويمكن اعتبار التكاثر الحيوي مرادفًا كاملاً لمصطلح النظام البيئي. ومع ذلك ، هناك رأي واسع الانتشار مفاده أن التكاثر الحيوي يمكن أن يكون بمثابة نظير لنظام بيئي في المستوى الأولي للغاية ، لأن مصطلح "التكاثر الحيوي" يركز بشكل أكبر على اتصال التكاثر الحيوي بمنطقة معينة من الأرض أو البيئة المائية ، بينما يشير النظام البيئي إلى أي منطقة مجردة. لذلك ، يعتبر التكاثر الحيوي عادة حالة خاصة من النظام البيئي.

يمكن تقسيم النظام البيئي إلى مكونين - حيوي وغير حيوي. تنقسم الحيوية إلى ذاتية التغذية (الكائنات الحية التي تتلقى الطاقة الأولية للوجود من التركيب الضوئي والكيميائي أو المنتجين) وغيرية التغذية (الكائنات الحية التي تتلقى الطاقة من عمليات أكسدة المواد العضوية - المستهلكون والمحللون) المكونات التي تشكل الهيكل الغذائي للنظام البيئي .

المصدر الوحيد للطاقة لوجود نظام بيئي والحفاظ على العمليات المختلفة فيه هم المنتجون الذين يمتصون طاقة الشمس (الحرارة ، الروابط الكيميائية) بكفاءة 0.1 - 1٪ ، نادرًا 3 - 4.5٪ من المبلغ الأولي. تمثل Autotrophs المستوى الغذائي الأول للنظام البيئي. تتشكل المستويات الغذائية اللاحقة للنظام البيئي بسبب المستهلكين (المستوى الثاني والثالث والرابع والمستويات اللاحقة) ويتم إغلاقها بواسطة المُحلِّلات التي تحول المادة العضوية غير الحية إلى شكل معدني (مكون غير حيوي) ، والتي يمكن استيعابها بواسطة عنصر ذاتي التغذية.

عادة المفهوم ecotope تم تعريفه على أنه موطن للكائنات التي تتميز بمجموعة معينة من الظروف البيئية: التربة ، والتربة ، والمناخ المحلي ، وما إلى ذلك ، ومع ذلك ، في هذه الحالة ، يكون هذا المفهوم في الواقع مطابقًا تقريبًا للمفهوم قمة المناخ.

على سبيل المثال ، تشكل الحمم البركانية المتدفقة في المحيط في جزيرة هاواي بيئة ساحلية جديدة.

حاليًا ، يُفهم النطاق البيئي ، على عكس البيئة الحيوية ، على أنه منطقة معينة أو منطقة مائية مع المجموعة الكاملة وخصائص التربة والتربة والمناخ المحلي وعوامل أخرى في شكل لم يتغير من قبل الكائنات الحية. أمثلة على البيئة البيئية هي التربة الغرينية ، والجزر البركانية أو المرجانية المشكلة حديثًا ، والمحاجر التي من صنع الإنسان ، وغيرها من الأراضي التي تشكلت حديثًا. في هذه الحالة قمة المناخوهو جزء من ecotope.

البيوتوب- بيئة بيئية تحولت عن طريق الكائنات الحية ، أو بشكل أكثر دقة ، قطعة أرض متجانسة من حيث الظروف المعيشية لأنواع معينة من النباتات أو الحيوانات ، أو لتشكيل تكاثر حيوي معين.

الموضوع 1.2.: النظام البيئي وخصائصه

1. النظام الإيكولوجي - المفهوم الأساسي للإيكولوجيا ........................................... 4

2. التركيب الحيوي للنظم البيئية ………………………………………………………………… .5.

3. العوامل البيئية ……………………………………………………………………… .6

4. عمل النظم البيئية ……………………………………………………………… .. 12

5. تأثير الإنسان على النظام الإيكولوجي ………………………………………………… ... 14

الخلاصة ………………………………………………………………………………………………………………… .16

قائمة المراجع ………………………………………………………………………………………… .17

مقدمة

كلمة "علم البيئة" يتكون من كلمتين يونانيتين: "oicos" ، والتي تعني المنزل ، والمسكن ، و "الشعارات" - العلم ويترجم حرفيًا على أنه علم المنزل ، الموطن. لأول مرة تم استخدام هذا المصطلح من قبل عالم الحيوان الألماني إرنست هيجل في عام 1886 ، مُعرِّفًا علم البيئة كمجال للمعرفة يدرس اقتصاديات الطبيعة - دراسة العلاقة العامة للحيوانات مع كل من الطبيعة الحية وغير الحية ، بما في ذلك جميع العلاقات الودية وغير الودية التي تتعامل معها الحيوانات والنباتات بشكل مباشر أو غير مباشر. أصبح هذا الفهم للبيئة معترفًا به بشكل عام وأصبح اليوم كلاسيكيًا علم البيئة هو علم دراسة علاقة الكائنات الحية ببيئتها.

المادة الحية متنوعة لدرجة أنها تدرس على مستويات مختلفة من التنظيم ومن وجهات نظر مختلفة.

هناك المستويات التالية لتنظيم النظم الحيوية (انظر التطبيقات (الشكل 1)).

تعد مستويات الكائنات الحية والسكان والنظم البيئية مجال اهتمام علم البيئة الكلاسيكي.

اعتمادًا على موضوع الدراسة وزاوية الرؤية التي تتم دراستها من خلالها ، تم تشكيل اتجاهات علمية مستقلة في علم البيئة.

بواسطة أبعاد الأشياء تنقسم دراسة علم البيئة إلى علم النفس (كائن حي وبيئته) ، وعلم البيئة السكانية (السكان وبيئته) ، وعلم التوليف (المجتمعات وبيئتهم) ، وعلم الخلايا الحيوية (دراسة النظم البيئية) وعلم البيئة العالمي (دراسة الأرض). المحيط الحيوي).

يعتمد على موضوع الدراسة تنقسم البيئة إلى إيكولوجيا الكائنات الحية الدقيقة ، والفطريات ، والنباتات ، والحيوانات ، والبشر ، والإيكولوجيا الزراعية ، والصناعية (الهندسة) ، والإيكولوجيا البشرية ، إلخ.

بواسطة مكونات البيئات يميز بين بيئة الأرض والمياه العذبة والبحر والصحاري والمرتفعات وغيرها من المساحات البيئية والجغرافية.

غالبًا ما تشتمل البيئة على عدد كبير من فروع المعرفة ذات الصلة ، خاصة من مجال حماية البيئة.

في هذه الورقة ، أولاً وقبل كل شيء ، يتم النظر في أساسيات البيئة العامة ، أي ، القوانين الكلاسيكية لتفاعل الكائنات الحية مع البيئة.

1. النظام البيئي - المفهوم الأساسي لعلم البيئة

تعتبر البيئة تفاعل الكائنات الحية والطبيعة غير الحية. يحدث هذا التفاعل ، أولاً ، ضمن نظام معين (نظام بيئي ، نظام بيئي) ، وثانيًا ، ليس فوضويًا ، ولكنه منظم بطريقة معينة ، يخضع للقوانين.

النظام البيئيدعا مجموعة من المنتجين والمستهلكين ومغذيات المخلفات التي تتفاعل مع بعضها البعض ومع بيئتها من خلال تبادل المادة والطاقة والمعلومات بطريقة تجعل هذا النظام الوحيد مستقرًا لفترة طويلة.

وبالتالي ، يتميز النظام البيئي الطبيعي بثلاث ميزات:

1) النظام البيئي هو بالضرورة مزيج من المكونات الحية وغير الحية ((انظر الملحق (الشكل 2)) ؛

2) داخل النظام البيئي ، يتم تنفيذ دورة كاملة ، تبدأ بتكوين المادة العضوية وتنتهي بتحللها إلى مكونات غير عضوية ؛

3) يظل النظام البيئي مستقرًا لبعض الوقت ، والذي يتم توفيره من خلال بنية معينة من المكونات الحيوية وغير الحيوية.

أمثلة على النظم البيئية الطبيعية هي البحيرة ، والغابات ، والصحراء ، والتندرا ، والأرض ، والمحيطات ، والمحيط الحيوي.

كما يتضح من الأمثلة ، يتم تضمين النظم البيئية الأبسط في الأنظمة الأكثر تعقيدًا. في الوقت نفسه ، يتم تحقيق التسلسل الهرمي لتنظيم الأنظمة ، في هذه الحالة ، الأنظمة البيئية.

وبالتالي ، ينبغي اعتبار بنية الطبيعة ككل نظامي ، يتألف من أنظمة إيكولوجية متداخلة ، وأعلىها نظام بيئي عالمي فريد - المحيط الحيوي. في إطاره ، هناك تبادل للطاقة والمواد بين جميع المكونات الحية وغير الحية على نطاق كوكبي. تكمن الكارثة التي تهدد البشرية جمعاء في حقيقة أن إحدى العلامات التي تدل على أنه كان يجب انتهاك نظام بيئي: المحيط الحيوي كنظام بيئي خرج من حالة الاستقرار بفعل النشاط البشري. بحكم حجمها وتنوع العلاقات المتبادلة ، لا ينبغي أن تهلك من هذا ، بل ستنتقل إلى حالة مستقرة جديدة ، بينما تغير هيكلها ، أولاً وقبل كل شيء غير حي ، ثم حتمًا على قيد الحياة. الإنسان ، كنوع بيولوجي ، لديه فرصة أقل من غيره للتكيف مع الظروف الخارجية الجديدة المتغيرة بسرعة ، وعلى الأرجح سيختفي أولاً. مثال توضيحي وتعليمي على ذلك هو تاريخ جزيرة إيستر.

في إحدى جزر بولينيزيا ، تسمى جزيرة إيستر ، نتيجة لعمليات الهجرة المعقدة في القرن السابع ، نشأت حضارة منغلقة معزولة عن العالم بأسره. في مناخ شبه استوائي مواتٍ ، على مدى مئات السنين من الوجود ، وصلت إلى ارتفاعات معينة من التطور ، وخلقت ثقافة وكتابة أصلية ، والتي لا يمكن حتى يومنا هذا فك رموزها. وفي القرن السابع عشر ، هلكت بلا أثر ، ودمرت أولاً النباتات والحيوانات في الجزيرة ، ثم دمرت نفسها في الوحشية التقدمية وأكل لحوم البشر. لم يكن لدى سكان الجزيرة الأخير الإرادة والمواد المتبقية لبناء "السفن المحظورة" - القوارب أو الطوافات. تخليداً لذكرى نفسها ، ترك المجتمع المختفي جزيرة شبه صحراوية بأشكال حجرية عملاقة - شهود عيان على قوتها السابقة.

لذا ، فإن النظام البيئي هو أهم وحدة هيكلية في بنية العالم المحيط. كما يظهر في الشكل. 1 (انظر الملحق) ، أساس النظم البيئية هو المادة الحية ، تتميز حيوي بنية والموئل الذي يحدده الإجمالي العوامل البيئية . دعونا ننظر فيها بمزيد من التفصيل.

2. التركيب الحيوي للنظم البيئية

يعتمد النظام البيئي على وحدة المادة الحية وغير الحية. يظهر جوهر هذه الوحدة على النحو التالي. من عناصر الطبيعة غير الحية ، وخاصة جزيئات ثاني أكسيد الكربون و H2O ، تحت تأثير الطاقة الشمسية ، يتم تصنيع المواد العضوية التي تشكل كل أشكال الحياة على الكوكب. تحدث عملية تكوين المادة العضوية في الطبيعة في وقت واحد مع العملية المعاكسة - استهلاك هذه المادة وتحللها مرة أخرى إلى المركبات غير العضوية الأصلية. تحدث مجمل هذه العمليات داخل النظم البيئية ذات المستويات المختلفة من التسلسل الهرمي. من أجل أن تكون هذه العمليات متوازنة ، عملت الطبيعة على مدى بلايين السنين على عمل معين هيكل المادة الحية للنظام .

القوة الدافعة في أي نظام مادي هي الطاقة. يدخل النظم البيئية بشكل رئيسي من الشمس. النباتات ، بسبب صبغة الكلوروفيل الموجودة فيها ، تلتقط طاقة إشعاع الشمس وتستخدمها لتجميع أساس أي مادة عضوية - الجلوكوز C6H12O6.

وبالتالي يتم تحويل الطاقة الحركية للإشعاع الشمسي إلى طاقة كامنة مخزنة في الجلوكوز. من الجلوكوز والمغذيات المعدنية التي يتم الحصول عليها من التربة - العناصر الغذائية - تتشكل جميع أنسجة عالم النبات - البروتينات ، الكربوهيدرات ، الدهون ، الدهون ، الحمض النووي ، الحمض النووي الريبي ، أي المادة العضوية للكوكب.

بالإضافة إلى النباتات ، يمكن لبعض البكتيريا أن تنتج مواد عضوية. إنهم يصنعون أنسجتهم ، ويخزنون فيها ، مثل النباتات ، الطاقة الكامنة من ثاني أكسيد الكربون دون مشاركة الطاقة الشمسية. بدلاً من ذلك ، يستخدمون الطاقة الناتجة عن أكسدة المركبات غير العضوية ، مثل الأمونيا والحديد وخاصة الكبريت (في أحواض المحيطات العميقة ، حيث لا يخترق ضوء الشمس ، ولكن حيث يتراكم كبريتيد الهيدروجين بكثرة ، تم العثور على أنظمة بيئية فريدة ). هذا هو ما يسمى طاقة التوليف الكيميائي ، لذلك تسمى الكائنات الحية الكيماويات .

وبالتالي ، فإن نباتات التخليق الكيميائي تنتج مادة عضوية من مكونات غير عضوية بمساعدة الطاقة البيئية. يطلق عليهم المنتجين أو التغذية الذاتية يضمن إطلاق الطاقة الكامنة المخزنة من قبل المنتجين وجود جميع أنواع الحياة الأخرى على هذا الكوكب. تسمى الأنواع التي تستهلك المواد العضوية التي أنشأها المنتجون كمصدر للمادة والطاقة لنشاط حياتهم المستهلكين أو غيرية التغذية .

المستهلكون هم الكائنات الحية الأكثر تنوعًا (من الكائنات الحية الدقيقة إلى الحيتان الزرقاء): الكائنات الأولية والحشرات والزواحف والأسماك والطيور ، وأخيراً الثدييات ، بما في ذلك البشر.

ينقسم المستهلكون بدورهم إلى عدد من المجموعات الفرعية وفقًا للاختلافات في مصادر طعامهم.

تسمى الحيوانات التي تتغذى مباشرة على المنتجين المستهلكين الأساسيين أو المستهلكين من الدرجة الأولى. هم أنفسهم يأكلون من قبل مستهلكين ثانويين ، على سبيل المثال ، الأرنب الذي يأكل الجزر هو مستهلك من الدرجة الأولى ، والأليس التي تصطاد أرنب هي مستهلك من الدرجة الثانية. تتوافق بعض أنواع الكائنات الحية مع عدة مستويات من هذا القبيل. على سبيل المثال ، عندما يأكل الشخص الخضار - فهو مستهلك من الدرجة الأولى ، ولحم البقر - مستهلك من الدرجة الثانية ، ويأكل الأسماك المفترسة ، يعمل كمستهلك من الدرجة الثالثة.

يتم استدعاء المستهلكين الأساسيين الذين يتغذون فقط على النباتات آكلة الأعشاب أو نباتات مستهلكو الرتب الثانية والعليا - آكلات اللحوم . الأنواع التي تأكل كل من النباتات والحيوانات هي حيوانات آكلة للحوم ، مثل البشر.

تسمى بقايا النباتات والحيوانات الميتة ، مثل الأوراق المتساقطة وجثث الحيوانات ومنتجات جهاز الإخراج ، المخلفات. إنه عضوي! هناك العديد من الكائنات الحية التي تتخصص في التغذية على المخلفات. انهم يسمى ديتريتيفورس يمكن أن تكون النسور ، ابن آوى ، الديدان ، جراد البحر ، النمل الأبيض ، النمل ، إلخ ، مثالاً على ذلك. كما في حالة المستهلكين العاديين ، هناك مغذيات أولية للنفايات تتغذى مباشرة على المخلفات ، والثانوية ، وما إلى ذلك.

أخيرًا ، جزء كبير من المخلفات في النظام البيئي ، ولا سيما الأوراق المتساقطة ، والخشب الميت ، في شكله الأصلي لا تأكله الحيوانات ، بل تتعفن وتتحلل في عملية التغذية على الفطريات والبكتيريا.

نظرًا لأن دور الفطريات والبكتيريا محدد جدًا ، فعادة ما يتم تمييزها في مجموعة خاصة من البكتريا وتسمى المحللات . تعمل المخفضات كمنظمين على الأرض وتغلق الدورة الكيميائية الجيولوجية للمواد ، مما يؤدي إلى تحلل المواد العضوية إلى مكوناتها غير العضوية الأصلية - ثاني أكسيد الكربون والماء.

وبالتالي ، على الرغم من تنوع النظم البيئية ، إلا أنهم جميعًا لديهم الهيكليتشابه. في كل منها ، يمكن تمييز نباتات التمثيل الضوئي - المنتجين ، ومستويات مختلفة من المستهلكين ، ومغذيات المخلفات والمحللات. هم يشكلون التركيب الحيوي للنظم البيئية .

3. العوامل البيئية

تسمى الطبيعة الحية والجامدة المحيطة بالنباتات والحيوانات والبشر موطن تسمى العديد من المكونات الفردية للبيئة التي تؤثر على الكائنات الحية العوامل البيئية.

وفقًا لطبيعة المنشأ ، يتم تمييز العوامل اللاأحيائية والحيوية والبشرية المنشأ. العوامل غير الحيوية - هذه هي خصائص الطبيعة غير الحية التي تؤثر بشكل مباشر أو غير مباشر على الكائنات الحية.

العوامل الحيوية - هذه كلها أشكال من تأثير الكائنات الحية على بعضها البعض.

في السابق ، كان التأثير البشري على الكائنات الحية يُعزى أيضًا إلى العوامل الحيوية ، ولكن الآن هناك فئة خاصة من العوامل التي يولدها البشر. العوامل البشرية - هذه كلها أشكال من نشاط المجتمع البشري ، والتي تؤدي إلى تغيير في الطبيعة كموطن وأنواع أخرى وتؤثر بشكل مباشر على حياتهم.

وبالتالي ، فإن كل كائن حي يتأثر بالطبيعة غير الحية ، وكائنات الأنواع الأخرى ، بما في ذلك البشر ، والتي بدورها تؤثر على كل من هذه المكونات.

قوانين تأثير العوامل البيئية على الكائنات الحية

على الرغم من تنوع العوامل البيئية والطبيعة المختلفة لأصلها ، إلا أن هناك بعض القواعد والأنماط العامة لتأثيرها على الكائنات الحية.

لحياة الكائنات الحية ، من الضروري وجود مجموعة معينة من الشروط. إذا كانت جميع الظروف البيئية مواتية ، باستثناء حالة واحدة ، فإن هذا الشرط هو الذي يصبح حاسمًا لحياة الكائن الحي المعني. إنه يحد (يحد) من تطور الكائن الحي ، لذلك يطلق عليه العامل المحدد في البداية ، وجد أن تطور الكائنات الحية محدود بسبب نقص أي مكون ، على سبيل المثال ، الأملاح المعدنية ، الرطوبة ، الضوء ، إلخ. في منتصف القرن التاسع عشر ، كان الكيميائي العضوي الألماني يوستاس ليبيج أول من أثبت تجريبيًا أن نمو النبات يعتمد على عنصر التغذية الموجود بكمية ضئيلة نسبيًا. وقد أطلق على هذه الظاهرة اسم قانون الحد الأدنى. تكريمًا للمؤلف ، يُطلق عليه أيضًا قانون Liebig.

في الصيغة الحديثة قانون الحد الأدنى يبدو مثل هذا: تتحدد قدرة الكائن الحي على التحمل من خلال الحلقة الأضعف في سلسلة احتياجاته البيئية. ومع ذلك ، كما اتضح لاحقًا ، ليس فقط النقص ، ولكن أيضًا زيادة عامل ما يمكن أن يحد ، على سبيل المثال ، من موت المحصول بسبب الأمطار ، والإفراط في تشبع التربة بالأسمدة ، وما إلى ذلك. المفهوم القائل بأنه ، إلى جانب الحد الأدنى ، يمكن أيضًا أن يكون العامل المحدد حدًا أقصى ، تم تقديمه بعد 70 عامًا من Liebig بواسطة عالم الحيوان الأمريكي W. Shelford ، الذي صاغ قانون التسامح. بالنسبة الى قانون التسامح ، يمكن أن يكون العامل المحدد لازدهار السكان (الكائن الحي) هو الحد الأدنى والحد الأقصى للتأثير البيئي ، ويحدد النطاق بينهما مقدار التحمل (حد التسامح) أو التكافؤ البيئي للكائن الحي لهذا العامل ((انظر الملحق الشكل 3).

النطاق المناسب للعامل البيئي يسمى المنطقة المثلى (نشاط عادي). وكلما زاد انحراف تأثير العامل عن العامل الأمثل ، زاد تثبيط هذا العامل للنشاط الحيوي للسكان. هذا النطاق يسمى منطقة القهر . القيم القصوى والدنيا المسموح بها للعامل هي نقاط حرجة لا يمكن بعدها وجود كائن أو مجموعة.

وفقًا لقانون التسامح ، يتبين أن أي فائض من المادة أو الطاقة هو مبدأ ملوث. وبالتالي ، فإن المياه الزائدة ، حتى في المناطق الجافة ، ضارة ويمكن اعتبار المياه ملوثًا شائعًا ، على الرغم من أنها ضرورية بكميات مثالية. على وجه الخصوص ، يمنع الماء الزائد تكوين التربة الطبيعي في منطقة تشيرنوزم.

الأنواع التي تتطلب ظروفًا بيئية محددة بدقة لوجودها تسمى eurybiotic ، والأنواع التي تتكيف مع البيئة البيئية مع مجموعة واسعة من التغييرات في المعلمات تسمى eurybiotic.

من بين القوانين التي تحدد تفاعل الفرد أو الفرد مع بيئته ، نفرد قاعدة توافق الظروف البيئية مع التحديد الجيني للكائن الحي .تدعي أن أنواع الكائنات الحية يمكن أن توجد حتى ذلك الحين وبقدر ما تتوافق البيئة الطبيعية المحيطة به مع الاحتمالات الجينية لتكييف هذا النوع مع تقلباته وتغيراته.

عوامل الموئل اللاأحيائية

العوامل اللاأحيائية هي خصائص الطبيعة غير الحية التي تؤثر بشكل مباشر أو غير مباشر على الكائنات الحية. على التين. يوضح الشكل 5 (انظر الملحق) تصنيف العوامل اللاأحيائية. دعنا نبدء ب العوامل المناخية بيئة خارجية.

درجة الحرارة هي أهم عامل مناخي. يعتمد ذلك على شدة التمثيل الغذائي للكائنات وتوزيعها الجغرافي. يمكن لأي كائن حي أن يعيش ضمن نطاق معين من درجات الحرارة. وعلى الرغم من اختلاف هذه الفترات بالنسبة للأنواع المختلفة من الكائنات الحية (الحرارية الحرارية والختان) ، إلا أن منطقة درجات الحرارة المثلى بالنسبة لمعظمها ، والتي يتم فيها تنفيذ الوظائف الحيوية بفعالية وكفاءة ، تكون صغيرة نسبيًا. نطاق درجات الحرارة التي يمكن أن توجد فيها الحياة هو حوالي 300 درجة مئوية: من -200 إلى +100 درجة مئوية. لكن معظم الأنواع ومعظم النشاط يقتصر على نطاق أضيق من درجات الحرارة. يمكن لبعض الكائنات الحية ، خاصة في مرحلة الخمول ، البقاء على قيد الحياة لفترة من الوقت على الأقل في درجات حرارة منخفضة جدًا. أنواع معينة من الكائنات الحية الدقيقة ، وخاصة البكتيريا والطحالب ، قادرة على العيش والتكاثر في درجات حرارة قريبة من نقطة الغليان. الحد الأعلى لبكتيريا الينابيع الساخنة هو 88 درجة مئوية ، أما بالنسبة للطحالب الخضراء المزرقة فهي 80 درجة مئوية ، أما بالنسبة للأسماك والحشرات الأكثر مقاومة فهي حوالي 50 درجة مئوية. ، على الرغم من أن العديد من الكائنات الحية بالقرب من الحدود العليا لوظيفة نطاق التحمل.

في الحيوانات المائية ، عادة ما يكون نطاق تحمل درجات الحرارة أضيق مما هو عليه في الحيوانات الأرضية ، حيث أن نطاق تقلبات درجات الحرارة في الماء أقل من مدى تقلبات درجات الحرارة في الماء.

وبالتالي ، تعتبر درجة الحرارة عاملاً مهمًا وفي كثير من الأحيان مقيدًا. تتحكم إيقاعات درجات الحرارة إلى حد كبير في النشاط الموسمي والنهاري للنباتات والحيوانات.

تساقط والرطوبة هي الكميات الرئيسية التي تم قياسها في دراسة هذا العامل ، وتعتمد كمية الهطول بشكل أساسي على مسارات وطبيعة الحركات الكبيرة للكتل الهوائية. على سبيل المثال ، تترك الرياح التي تهب من المحيط معظم الرطوبة على المنحدرات المواجهة للمحيط ، مما ينتج عنه "ظل مطر" خلف الجبال ، مما يساهم في تكوين الصحراء. عند الانتقال إلى الداخل ، يتراكم الهواء كمية معينة من الرطوبة ، وتزداد كمية الهطول مرة أخرى. تميل الصحاري إلى التواجد خلف السلاسل الجبلية العالية أو على طول السواحل حيث تهب الرياح من مناطق جافة داخلية كبيرة بدلاً من المحيط ، مثل صحراء نامي في جنوب غرب إفريقيا. يعد توزيع هطول الأمطار على مدار الفصول عاملاً محددًا مهمًا للغاية لـ الكائنات الحية.

رطوبة - معلمة تميز محتوى بخار الماء في الهواء. الرطوبة المطلقة هي كمية بخار الماء لكل وحدة حجم من الهواء. فيما يتعلق باعتماد كمية البخار التي يحتفظ بها الهواء على درجة الحرارة والضغط ، تم إدخال مفهوم الرطوبة النسبية - وهي نسبة البخار الموجود في الهواء إلى البخار المشبع عند درجة حرارة وضغط معينين. الطبيعة هناك إيقاع يومي للرطوبة - زيادة في الليل ، وانخفاض خلال النهار ، وتقلبها رأسياً وأفقياً ، يلعب هذا العامل ، إلى جانب الضوء ودرجة الحرارة ، دورًا مهمًا في تنظيم نشاط الكائنات الحية. تعتمد المياه السطحية المتاحة للكائنات الحية على كمية الهطول في منطقة معينة ، لكن هذه القيم ليست هي نفسها دائمًا. لذلك ، باستخدام المصادر الجوفية ، حيث تأتي المياه من مناطق أخرى ، يمكن للحيوانات والنباتات الحصول على مياه أكثر مما تحصل عليه مع هطول الأمطار. على العكس من ذلك ، تصبح مياه الأمطار أحيانًا غير قابلة للوصول إلى الكائنات الحية.

إشعاع الشمس هي موجات كهرومغناطيسية ذات أطوال مختلفة. إنه ضروري للغاية للطبيعة الحية ، لأنه المصدر الخارجي الرئيسي للطاقة ، ويجب ألا يغيب عن البال أن طيف الإشعاع الكهرومغناطيسي للشمس واسع جدًا ونطاقات تردده تؤثر على المادة الحية بطرق مختلفة.

بالنسبة للمادة الحية ، تعتبر العلامات النوعية للضوء مهمة - الطول الموجي ، وكثافة ومدة التعرض.

إشعاعات أيونية يزيل الإلكترونات من الذرات ويربطها بالذرات الأخرى لتكوين أزواج من الأيونات الموجبة والسالبة. مصدرها المواد المشعة الموجودة في الصخور ، بالإضافة إلى أنها تأتي من الفضاء.

تختلف الأنواع المختلفة من الكائنات الحية اختلافًا كبيرًا في قدرتها على تحمل جرعات كبيرة من التعرض للإشعاع. تظهر معظم الدراسات أن الخلايا سريعة الانقسام هي الأكثر حساسية للإشعاع.

في النباتات العليا ، تتناسب الحساسية للإشعاع المؤين طرديًا مع حجم نواة الخلية ، أو بالأحرى مع حجم الكروموسومات أو محتوى الحمض النووي.

تكوين الغاز الغلاف الجوي هو أيضا عامل مناخي مهم. منذ ما يقرب من 3-3.5 مليار سنة ، احتوى الغلاف الجوي على النيتروجين والأمونيا والهيدروجين والميثان وبخار الماء ، ولم يكن فيه أكسجين حر. تم تحديد تكوين الغلاف الجوي إلى حد كبير بواسطة الغازات البركانية. بسبب نقص الأكسجين ، لم يكن هناك شاشة أوزون لمنع الأشعة فوق البنفسجية من الشمس. بمرور الوقت ، بسبب العمليات اللاأحيائية ، بدأ الأكسجين يتراكم في الغلاف الجوي للكوكب ، وبدأ تكوين طبقة الأوزون.

رياح بل إنه قادر على تغيير مظهر النباتات ، خاصة في تلك الموائل ، على سبيل المثال ، في مناطق جبال الألب ، حيث يكون لعوامل أخرى تأثير محدود. لقد ثبت بشكل تجريبي أن الرياح في الموائل الجبلية المفتوحة تحد من نمو النباتات: عندما تم بناء جدار لحماية النباتات من الرياح ، زاد ارتفاع النباتات. للعواصف أهمية كبيرة ، على الرغم من أن عملها محلي بحت. يمكن للأعاصير والرياح العادية أن تحمل الحيوانات والنباتات لمسافات طويلة وبالتالي تغير تكوين المجتمعات.

الضغط الجوي ، على ما يبدو ، ليس عاملاً مقيدًا للعمل المباشر ، ومع ذلك ، فهو مرتبط بشكل مباشر بالطقس والمناخ ، ولهما تأثير مقيد مباشر.

تخلق ظروف المياه موطنًا غريبًا للكائنات الحية ، والذي يختلف عن البيئة الأرضية بشكل أساسي من حيث الكثافة واللزوجة. كثافة الماء حوالي 800 مرة ، و اللزوجة حوالي 55 مرة أعلى من الهواء. معا مع كثافة و اللزوجة أهم الخصائص الفيزيائية والكيميائية للبيئة المائية هي: التقسيم الطبقي لدرجة الحرارة ، أي تغير درجة الحرارة على طول عمق المسطح المائي والدوري. تتغير درجات الحرارة بمرور الوقت ، إلى جانب الشفافية الماء ، الذي يحدد نظام الضوء تحت سطحه: يعتمد التمثيل الضوئي للطحالب الخضراء والبنفسجية والعوالق النباتية والنباتات الأعلى على الشفافية.

كما هو الحال في الغلاف الجوي ، يلعب دور مهم تكوين الغاز البيئة المائية. في الموائل المائية ، تختلف كمية الأكسجين وثاني أكسيد الكربون والغازات الأخرى المذابة في الماء وبالتالي المتاحة للكائنات بشكل كبير بمرور الوقت. في المسطحات المائية التي تحتوي على نسبة عالية من المواد العضوية ، يعتبر الأكسجين العامل المحدد ذو الأهمية القصوى.

حموضة - تركيز أيونات الهيدروجين (pH) - يرتبط ارتباطًا وثيقًا بنظام الكربونات. تختلف قيمة الأس الهيدروجيني في النطاق من 0 pH إلى 14: عند pH = 7 ، يكون الوسط متعادلًا ، عند pH<7 - кислая, при рН>7 - قلوي. إذا لم تقترب الحموضة من القيم القصوى ، فعندئذٍ تكون المجتمعات قادرة على تعويض التغييرات في هذا العامل - فتسامح المجتمع مع نطاق الأس الهيدروجيني مهم للغاية. تحتوي المياه ذات الرقم الهيدروجيني المنخفض على القليل من العناصر الغذائية ، وبالتالي فإن الإنتاجية هنا منخفضة للغاية.

الملوحة - محتوى الكربونات ، الكبريتات ، الكلوريدات ، إلخ. - عامل مابيوتيك مهم آخر في المسطحات المائية. يوجد القليل من الأملاح في المياه العذبة ، حوالي 80٪ منها عبارة عن كربونات. يبلغ متوسط ​​محتوى المواد المعدنية في المحيطات 35 جم / لتر. عادة ما تكون الكائنات الحية في المحيطات المفتوحة من الأنواع الملحية ، في حين أن الكائنات الحية في المياه الساحلية معتدلة الملوحة بشكل عام تكون شديدة الملوحة. يكون تركيز الملح في سوائل الجسم وأنسجة معظم الكائنات البحرية متساوي التوتر مع تركيز الملح في مياه البحر ، لذلك لا توجد مشاكل في تنظيم التناضح.

تدفق لا يؤثر فقط بشدة على تركيز الغازات والمغذيات ، ولكنه أيضًا يعمل بشكل مباشر كعامل مقيد. يتم تكييف العديد من النباتات والحيوانات النهرية من الناحية الشكلية والفسيولوجية بطريقة خاصة للحفاظ على موقعها في المجرى: لديهم حدود محددة جيدًا للتسامح مع عامل التدفق.

الضغط الهيدروليكي في المحيط له أهمية كبيرة. عند الغمر في الماء لمدة 10 أمتار ، يزداد الضغط بمقدار 1 ضغط جوي (105 باسكال). في أعمق جزء من المحيط ، يصل الضغط إلى 1000 ضغط جوي (108 باسكال). تستطيع العديد من الحيوانات تحمل التقلبات الحادة في الضغط ، خاصةً إذا لم يكن لديها هواء حر في أجسامها. خلاف ذلك ، قد يحدث انسداد غازي. الضغوط العالية ، المميزة للأعماق الكبيرة ، كقاعدة عامة ، تمنع العمليات الحيوية.

التربة.

التربة طبقة من المادة تقع فوق صخور القشرة الأرضية. كان العالم الروسي - عالم الطبيعة فاسيلي فاسيليفيتش دوكوتشايف في عام 1870 أول من اعتبر التربة بيئة ديناميكية وليست بيئة خاملة. لقد أثبت أن التربة تتغير وتتطور باستمرار ، وأن العمليات الكيميائية والفيزيائية والبيولوجية تحدث في منطقتها النشطة. تتكون التربة نتيجة تفاعل معقد بين المناخ والنباتات والحيوانات والكائنات الحية الدقيقة. يشتمل تكوين التربة على أربعة مكونات هيكلية رئيسية: القاعدة المعدنية (عادة 50-60٪ من إجمالي تكوين التربة) ، والمواد العضوية (حتى 10٪) ، والهواء (15-25٪) والماء (25-30٪). ).

الهيكل المعدني للتربة - هذا مكون غير عضوي يتكون من الصخور الأم نتيجة التجوية.

المواد العضوية تتكون التربة من تحلل الكائنات الحية الميتة وأجزائها والفضلات. تسمى البقايا العضوية غير المتحللة تمامًا بالقمامة ، والمنتج النهائي للتحلل - مادة غير متبلورة لم يعد من الممكن التعرف على المادة الأصلية - يسمى الدبال. نظرًا لخصائصه الفيزيائية والكيميائية ، فإن الدبال يحسن بنية التربة وتهويتها ، فضلاً عن زيادة القدرة على الاحتفاظ بالمياه والمواد المغذية.

يسكن التربة العديد من أنواع الكائنات الحية النباتية والحيوانية التي تؤثر على خصائصها الفيزيائية والكيميائية: البكتيريا ، والطحالب ، والفطريات أو الكائنات الأولية ، والديدان المفصلية. كتلتها الحيوية في الترب المختلفة (كجم / هكتار): البكتيريا 1000-7000 ، الفطريات المجهرية - 100-1000 ، الطحالب 100-300 ، المفصليات - 1000 ، الديدان 350-1000.

العامل الطبوغرافي الرئيسي هو الارتفاع فوق مستوى سطح البحر. مع الارتفاع ، ينخفض ​​متوسط ​​درجات الحرارة ، ويزداد الاختلاف اليومي في درجات الحرارة ، وتزداد كمية الأمطار وسرعة الرياح وكثافة الإشعاع ، وينخفض ​​الضغط الجوي وتركيزات الغاز. كل هذه العوامل تؤثر على النباتات والحيوانات ، وتتسبب في منطقة عمودية.

سلاسل الجبال يمكن أن تكون بمثابة حواجز مناخية. تعمل الجبال أيضًا كحواجز أمام انتشار وهجرة الكائنات الحية ويمكن أن تلعب دور عامل مقيد في عمليات الانتواع.

عامل طوبوغرافي آخر - التعرض للمنحدر . في نصف الكرة الشمالي ، تتلقى المنحدرات المواجهة للجنوب مزيدًا من ضوء الشمس ، لذا فإن شدة الضوء ودرجة الحرارة هنا أعلى مما هي عليه في أسفل الوديان وعلى منحدرات التعرض الشمالي. في نصف الكرة الجنوبي ، الوضع معكوس.

عامل مهم في الإغاثة هو أيضا انحدار المنحدر . تتميز المنحدرات شديدة الانحدار بالتصريف السريع وتآكل التربة ، لذلك تكون التربة هنا رقيقة وجافة.

بالنسبة للظروف اللاأحيائية ، فإن جميع القوانين المدروسة لتأثير العوامل البيئية على الكائنات الحية صالحة. تسمح لنا معرفة هذه القوانين بالإجابة على السؤال: لماذا تكونت مناطق مختلفة من الكوكب النظم البيئية؟ السبب الرئيسي هو خصوصية الظروف اللاأحيائية لكل منطقة.

العلاقات الحيوية ودور الأنواع في النظام البيئي

تقتصر مناطق التوزيع وعدد الكائنات الحية لكل نوع ليس فقط على ظروف البيئة الخارجية غير الحية ، ولكن أيضًا بعلاقاتها مع الكائنات الحية من الأنواع الأخرى. البيئة الحية المباشرة للكائن الحي هي البيئة الحيوية ، عوامل هذه البيئة تسمى حيوي . يمكن لممثلي كل نوع أن يتواجدوا في بيئة حيث توفر لهم الروابط مع الكائنات الحية الأخرى ظروف معيشية طبيعية.

ضع في اعتبارك السمات المميزة للعلاقات من أنواع مختلفة.

مسابقة هو النوع الأكثر شمولاً من العلاقات في الطبيعة ، حيث يؤثر كل من مجموعتين أو شخصين في النضال من أجل الظروف الضرورية للحياة على بعضهما البعض نفي .

قد تكون المنافسة بين الأنواع وبين الأنواع.

غير محدديحدث الصراع بين الأفراد من نفس النوع ، والمنافسة بين الأنواع تحدث بين الأفراد من الأنواع المختلفة. قد يشمل التفاعل التنافسي مساحة المعيشة والطعام أو العناصر الغذائية والضوء والمأوى والعديد من العوامل الحيوية الأخرى.

بين الأنواعقد تؤدي المنافسة ، أيا كان أساسها ، إما إلى إحداث توازن بين نوعين ، أو تسبب في استبدال سكان أحد الأنواع بمجموعة من سكان آخر ، أو يتسبب في إزاحة أحد الأنواع للآخر في مكان مختلف أو إجباره على التحول إلى استخدام الموارد الأخرى. قررت ذلك لا يمكن أن يتعايش نوعان متطابقان من الناحية البيئية واحتياجات الأنواع في مكان واحد ، وعاجلاً أم آجلاً ، يقوم أحد المنافسين بإزاحة الآخر. هذا هو ما يسمى بمبدأ الاستبعاد أو مبدأ Gause.

نظرًا لأن التفاعلات الغذائية تسود في بنية النظام البيئي ، فإن الشكل الأكثر تميزًا للتفاعل بين الأنواع في السلاسل الغذائية هو الافتراس ، حيث يتغذى فرد من نوع ، يسمى المفترس ، على الكائنات الحية (أو أجزاء من الكائنات الحية) من نوع آخر ، تسمى الفريسة ، ويعيش المفترس بشكل منفصل عن الفريسة. في مثل هذه الحالات ، يُقال إن النوعين متورطان في علاقة بين المفترس والفريسة.

الحياد - هذا نوع من العلاقة لا يؤثر فيه أي من السكان على الآخر: فهو لا يؤثر على نمو سكانه في حالة توازن وكثافة. في الواقع ، من الصعب للغاية ، من خلال الملاحظات والتجارب في الظروف الطبيعية ، التأكد من أن نوعين مستقلين تمامًا عن بعضهما البعض.

بتلخيص النظر في العلاقات الشكلية ، يمكننا استخلاص الاستنتاجات التالية:

1) العلاقات بين الكائنات الحية هي أحد المنظمين الرئيسيين لوفرة الكائنات الحية في الطبيعة والتوزيع المكاني ؛

2) تظهر التفاعلات السلبية بين الكائنات الحية في المراحل الأولى من تنمية المجتمع أو في ظروف طبيعية مضطربة ؛ في الجمعيات المشكلة حديثًا أو الجديدة ، يكون احتمال حدوث تفاعلات سلبية قوية أكبر مما كان عليه في الارتباطات القديمة ؛

3) في عملية تطور النظم البيئية وتطورها ، هناك اتجاه لتقليل دور التفاعلات السلبية على حساب التفاعلات الإيجابية التي تزيد من بقاء الأنواع المتفاعلة.

كل هذه الظروف يجب على الشخص أن يأخذها في الاعتبار عند تنفيذ تدابير لإدارة النظم البيئية والسكان الأفراد من أجل استخدامها لمصلحتهم الخاصة ، وكذلك للتنبؤ بالعواقب غير المباشرة التي قد تحدث في هذه الحالة.

4. عمل النظم البيئية

الطاقة في النظم البيئية.

تذكر أن النظام البيئي هو مجموعة من الكائنات الحية التي تتبادل باستمرار الطاقة والمواد والمعلومات مع بعضها البعض ومع البيئة. لننظر أولاً في عملية تبادل الطاقة.

طاقة تعرف على أنها القدرة على القيام بالعمل. وصفت قوانين الديناميكا الحرارية خصائص الطاقة.

القانون الأول (بداية) للديناميكا الحرارية أو قانون الحفاظ على الطاقة تنص على أن الطاقة يمكن أن تتغير من شكل إلى آخر ، لكنها لا تختفي ولا تتجدد.

القانون الثاني (بداية) للديناميكا الحرارية أو قانون تنص الإنتروبيا على أنه في نظام مغلق ، يمكن أن تزيد الإنتروبيا فقط. تنطبق على الطاقة في النظم البيئيةالصيغة التالية مناسبة: يمكن أن تحدث العمليات المرتبطة بتحويل الطاقة تلقائيًا فقط بشرط أن تنتقل الطاقة من شكل مركّز إلى شكل مبعثر ، أي أنها تتحلل. هناك غير قادر علي . كلما ارتفع ترتيب النظام ، انخفضت إنتروبيا.

وبالتالي ، فإن أي نظام حي ، بما في ذلك النظام البيئي ، يحافظ على نشاطه الحيوي بسبب وجود فائض من الطاقة الحرة في البيئة (طاقة الشمس) ؛ ثانيًا ، القدرة ، بسبب ترتيب مكوناتها ، على التقاط وتركيز هذه الطاقة ، واستخدامها ، لتبديدها في البيئة.

وبالتالي ، فإن التقاط الطاقة أولاً ثم تركيزها مع الانتقال من مستوى غذائي إلى آخر يوفر زيادة في التنظيم ، وتنظيم نظام حي ، أي انخفاض في إنتروبيا.

طاقة وإنتاجية النظم البيئية

لذلك ، يتم الحفاظ على الحياة في النظام البيئي بسبب المرور المستمر عبر المادة الحية للطاقة المنقولة من مستوى غذائي إلى آخر ؛ في هذه الحالة ، هناك تحول مستمر للطاقة من شكل إلى آخر. بالإضافة إلى ذلك ، أثناء تحويل الطاقة ، يُفقد جزء منها في شكل حرارة.

ثم يطرح السؤال التالي: ما هي النسب الكمية ، والنسب التي يجب أن يكون أعضاء المجتمع من مختلف المستويات الغذائية في النظام البيئي فيما بينهم من أجل توفير حاجتهم إلى الطاقة؟

يتركز احتياطي الطاقة بالكامل في كتلة المادة العضوية - الكتلة الحيوية ، وبالتالي يتم تحديد شدة تكوين المادة العضوية وتدميرها في كل مستوى من خلال مرور الطاقة عبر النظام البيئي (يمكن دائمًا التعبير عن الكتلة الحيوية بوحدات الطاقة).

معدل تكوين المادة العضوية يسمى الإنتاجية. يميز بين الإنتاجية الأولية والثانوية.

في أي نظام بيئي ، يتم تكوين الكتلة الحيوية وتدميرها ، ويتم تحديد هذه العمليات بالكامل من خلال عمر المستوى الغذائي الأدنى - المنتجون. تستهلك جميع الكائنات الحية الأخرى فقط المواد العضوية التي أنشأتها النباتات بالفعل ، وبالتالي ، فإن الإنتاجية الإجمالية للنظام البيئي لا تعتمد عليها.

لوحظ ارتفاع معدلات إنتاج الكتلة الحيوية في النظم البيئية الطبيعية والاصطناعية ، حيث تكون العوامل غير الحيوية مواتية ، وخاصة عندما يتم توفير طاقة إضافية من الخارج ، مما يقلل من تكاليف دعم الحياة الخاصة بالنظام. يمكن أن تأتي هذه الطاقة الإضافية في أشكال متنوعة: على سبيل المثال ، في حقل مزروع ، في شكل طاقة وقود أحفوري والعمل الذي يقوم به شخص أو حيوان.

وبالتالي ، لتوفير الطاقة لجميع أفراد مجتمع الكائنات الحية في نظام بيئي ، فإن نسبة كمية معينة ضرورية بين المنتجين والمستهلكين من الطلبات المختلفة ومغذيات المخلفات والمحللات. ومع ذلك ، بالنسبة لحياة أي كائن حي ، وبالتالي النظام ككل ، فإن الطاقة فقط ليست كافية ، بل يجب أن تتلقى بالضرورة مكونات معدنية مختلفة ، وعناصر أثرية ، ومواد عضوية ضرورية لبناء جزيئات المادة الحية.

دورة العناصر في النظام البيئي

من أين تأتي المكونات الضرورية لبناء كائن حي في البداية في المادة الحية؟ يتم توفيرها للسلسلة الغذائية من قبل نفس المنتجين. إنهم يستخلصون المعادن غير العضوية والمياه من التربة ، وثاني أكسيد الكربون من الهواء ، ومن الجلوكوز المتكون أثناء عملية التمثيل الضوئي ، بمساعدة الكائنات الحيوية ، كما يقومون ببناء جزيئات عضوية معقدة - الكربوهيدرات ، والبروتينات ، والدهون ، والأحماض النووية ، والفيتامينات ، إلخ.

لكي تكون العناصر الضرورية متاحة للكائنات الحية ، يجب أن تكون متوفرة في كل وقت.

في هذه العلاقة ، يتحقق قانون حفظ المادة. من الملائم صياغته على النحو التالي: لا تختفي الذرات في التفاعلات الكيميائية أبدًا ، ولا تتشكل أو تتحول إلى بعضها البعض ؛ إنهم يعيدون ترتيبها فقط لتشكيل جزيئات ومركبات مختلفة (امتصاص أو إطلاق متزامن للطاقة). وبسبب هذا ، يمكن استخدام الذرات في مجموعة متنوعة من المركبات ولا ينضب إمدادها أبدًا. هذا ما يحدث في النظم البيئية الطبيعية في شكل دورات من العناصر. في هذه الحالة ، هناك دورانان مميزان: كبير (جيولوجي) وصغير (حيوي).

دورة المياه هي إحدى العمليات الضخمة على سطح الكرة الأرضية. يلعب دورًا رئيسيًا في ربط الدورات الجيولوجية والحيوية. في المحيط الحيوي ، يقوم الماء ، الذي يمر باستمرار من حالة إلى أخرى ، بعمل دورات صغيرة وكبيرة. يشكل تبخر الماء من سطح المحيط ، وتكثيف بخار الماء في الغلاف الجوي ، وهطول الأمطار على سطح المحيط دورة صغيرة. إذا تم نقل بخار الماء عن طريق التيارات الهوائية إلى الأرض ، تصبح الدورة أكثر تعقيدًا. في هذه الحالة ، يتبخر جزء من الترسيب ويعود إلى الغلاف الجوي ، بينما يغذي الجزء الآخر الأنهار والخزانات ، ولكنه في النهاية يعود إلى المحيط مرة أخرى مع جريان النهر والجريان السطحي ، وبذلك يكمل دورة كبيرة. من الخصائص المهمة لدورة المياه أنها تتفاعل مع الغلاف الصخري والغلاف الجوي والمواد الحية ، وتربط معًا جميع أجزاء الغلاف المائي: المحيطات والأنهار ورطوبة التربة والمياه الجوفية والرطوبة الجوية. الماء عنصر أساسي لجميع الكائنات الحية. المياه الجوفية ، التي تخترق أنسجة النبات في عملية النتح ، تجلب الأملاح المعدنية الضرورية للنشاط الحيوي للنباتات نفسها.

تلخيصًا لقوانين عمل النظم البيئية ، دعونا نصوغ مرة أخرى أحكامها الرئيسية:

1) توجد النظم البيئية الطبيعية على حساب الطاقة الشمسية الحرة غير الملوثة ، وكميتها مفرطة وثابتة نسبيًا ؛

2) يحدث نقل الطاقة والمواد من خلال مجتمع الكائنات الحية في النظام البيئي على طول السلسلة الغذائية ؛ يتم تقسيم جميع أنواع الكائنات الحية في النظام البيئي وفقًا للوظائف التي تؤديها في هذه السلسلة إلى منتجين ومستهلكين ومغذيات المخلفات والمحللات - وهذا هو الهيكل الحيوي للمجتمع ؛ تعكس النسبة الكمية لعدد الكائنات الحية بين المستويات الغذائية البنية الغذائية للمجتمع ، والتي تحدد معدل مرور الطاقة والمادة عبر المجتمع ، أي إنتاجية النظام البيئي ؛

3) بسبب بنيتها الحيوية ، فإن النظم البيئية الطبيعية تحافظ على حالة مستقرة إلى أجل غير مسمى دون أن تعاني من استنفاد الموارد والتلوث من نفاياتها ؛ الحصول على الموارد والتخلص من النفايات يحدث داخل دورة جميع العناصر.

5. تأثير الإنسان على النظام البيئي.

يمكن النظر إلى تأثير الإنسان على بيئته الطبيعية من جوانب مختلفة ، اعتمادًا على الغرض من دراسة هذه المسألة. من وجهة نظر علم البيئة من المهم النظر في تأثير الإنسان على النظم البيئية من وجهة نظر تطابق أو تناقض الإجراءات البشرية مع القوانين الموضوعية لعمل النظم البيئية الطبيعية. بناء على وجهة نظر المحيط الحيوي مثل النظام البيئي العالمي، كل الأنشطة البشرية المتنوعة في المحيط الحيوي تؤدي إلى تغييرات: تكوين المحيط الحيوي ، الدورات وتوازن المواد المكونة له ؛ توازن الطاقة في المحيط الحيوي. biota. اتجاه ودرجة هذه التغييرات لدرجة أن الرجل نفسه أطلق عليها الاسم أزمة بيئية. تتميز الأزمة البيئية الحديثة بالمظاهر التالية:

تغير تدريجي في مناخ الكوكب بسبب التغيرات في توازن الغازات في الغلاف الجوي ؛

تدمير عام ومحلي (فوق القطبين ، مناطق منفصلة من الأرض) لشاشة الأوزون في الغلاف الحيوي ؛

تلوث المحيط العالمي بالمعادن الثقيلة والمركبات العضوية المعقدة والمنتجات النفطية والمواد المشعة وتشبع الماء بثاني أكسيد الكربون ؛

تمزق الروابط البيئية الطبيعية بين المحيطات ومياه اليابسة نتيجة لبناء السدود على الأنهار ، مما يؤدي إلى تغيير الجريان السطحي الصلب ، وطرق التكاثر ، وما إلى ذلك ؛

تلوث الغلاف الجوي بتكوين الترسيب الحمضي ، والمواد شديدة السمية نتيجة التفاعلات الكيميائية والكيميائية الضوئية ؛

تلوث مياه الأرض ، بما في ذلك مياه الأنهار المستخدمة لإمداد مياه الشرب ، بمواد شديدة السمية ، بما في ذلك الديوكسينات ، والمعادن الثقيلة ، والفينولات ؛

تصحر الكوكب.

تدهور طبقة التربة ، وتقليص مساحة الأراضي الخصبة الصالحة للزراعة ؛

التلوث الإشعاعي لأقاليم معينة فيما يتعلق بالتخلص من النفايات المشعة ، والحوادث التي من صنع الإنسان ، وما إلى ذلك ؛

تراكم القمامة المنزلية والنفايات الصناعية على سطح الأرض ، ولا سيما المواد البلاستيكية غير القابلة للتحلل عمليًا ؛

تقليص مساحات الغابات الاستوائية والشمالية ، مما يؤدي إلى اختلال التوازن في الغلاف الجوي للغاز ، بما في ذلك انخفاض تركيز الأكسجين في الغلاف الجوي للكوكب ؛

تلوث المساحات الجوفية ، بما في ذلك المياه الجوفية ، مما يجعلها غير مناسبة لإمدادات المياه ويهدد الحياة التي ما زالت قليلة الدراسة في الغلاف الصخري ؛

اختفاء هائل وسريع يشبه الانهيار الجليدي لأنواع الكائنات الحية ؛

تدهور البيئة المعيشية في المناطق المأهولة بالسكان ، وخاصة المناطق الحضرية ؛

الاستنزاف العام ونقص الموارد الطبيعية لتنمية البشرية ؛

تغيير الحجم والطاقة والدور البيوجيوكيميائي للكائنات ، وإعادة تشكيل سلاسل الغذاء ، والتكاثر الجماعي لأنواع معينة من الكائنات الحية ؛

انتهاك التسلسل الهرمي للنظم البيئية ، وزيادة التوحيد النظامي على هذا الكوكب.

خاتمة

عندما كانت المشاكل البيئية في منتصف الستينيات من القرن العشرين في مركز اهتمام المجتمع العالمي ، نشأ السؤال: كم من الوقت تبقى للبشرية؟ ومتى تبدأ في جني ثمار إهمال بيئتها؟ حسب العلماء: في 30-35 سنة. لقد حان ذلك الوقت. لقد شهدنا أزمة بيئية عالمية أثارها النشاط البشري. في الوقت نفسه ، لم تذهب السنوات الثلاثين الماضية عبثًا: فقد تم إنشاء أساس علمي أكثر صلابة لفهم المشكلات البيئية ، وتم تشكيل هيئات تنظيمية على جميع المستويات ، وتم تنظيم العديد من المجموعات البيئية العامة ، وتم إصدار قوانين ولوائح مفيدة ، وتم التوصل إلى بعض الاتفاقيات الدولية.

ومع ذلك ، فإن النتائج ، وليس الأسباب ، هي التي يتم القضاء عليها.الاهتمام بالانفجار السكاني الخاص بها ، ومحو النظم البيئية الطبيعية من على وجه الأرض.

الاستنتاج الرئيسي من المادة التي تمت مناقشتها في البرنامج التعليمي واضح تمامًا: الأنظمة التي تتعارض مع المبادئ والقوانين الطبيعية غير مستقرة . أصبحت محاولات الحفاظ عليها مكلفة ومعقدة بشكل متزايد ، ومحكوم عليها بالفشل على أي حال.

من أجل اتخاذ قرارات طويلة الأمد ، من الضروري الانتباه إلى المبادئ التي تحدد التنمية المستدامة ، وهي:

استقرار السكان

الانتقال إلى أسلوب حياة أكثر توفيرًا للطاقة والموارد ؛

تطوير مصادر الطاقة الصديقة للبيئة ؛

إنشاء تقنيات صناعية منخفضة النفايات ؛

إعادة تدوير النفايات؛

خلق إنتاج زراعي متوازن لا يستنفد التربة وموارد المياه ولا يلوث الأرض والغذاء ؛

الحفاظ على التنوع البيولوجي على هذا الكوكب.

فهرس

1. NebelB. علم البيئة: كيف يعمل العالم: في مجلدين - م: مير ، 1993.

2. Odum Yu. علم البيئة: في مجلدين - م: مير ، 1986.

3. ReimersN. و. حماية الطبيعة والبيئة البشرية: قاموس - كتاب مرجعي. - م: التنوير 1992. - 320 ص.

4. StadnitskyG. V. ، روديونوف منظمة العفو الدولية علم البيئة.

5. م: العالي. المدرسة ، 1988. - 272 ص.

الخصائص الرئيسية للنظم البيئية هي: الحجم ، والقدرة ، والاستقرار ، والموثوقية ، والشفاء الذاتي ، والتنظيم الذاتي ، والتنقية الذاتية.

حجم النظام البيئي- هذه مساحة يمكن فيها تنفيذ عمليات التنظيم الذاتي والشفاء الذاتي لجميع المكونات والعناصر التي تشكل النظام البيئي. هناك أنظمة بيئية دقيقة (على سبيل المثال ، بركة مع سكانها ، عش النمل) ، أنظمة بيئية متوسطة (غابة ، نهر ، بركة) وأنظمة بيئية كلية (التندرا ، الصحراء ، المحيط).

قدرة النظام البيئي- هذا هو الحد الأقصى لعدد الأنواع التي يمكن لهذا النظام البيئي الحفاظ عليها في ظل ظروف بيئية معينة لفترة طويلة. على سبيل المثال ، سعة الموقع هي عدد أي حيوانات برية أو داجنة يمكنها العيش والتكاثر على مساحة وحدة من الموقع إلى أجل غير مسمى.

مرونة النظام البيئي- هذه هي قدرة النظام البيئي على الحفاظ على هيكله وخصائصه الوظيفية تحت تأثير العوامل الخارجية والداخلية ، أي قدرتها على الاستجابة ، بما يتناسب من حيث الحجم مع قوة التأثير. النظم البيئية الطبيعية قادرة على تحمل العديد من الآثار الضارة ، وعند استعادة الظروف الطبيعية ، تعود إلى حالة قريبة من الحالة الأصلية. تنخفض كثافة نوع أو آخر في ظل الظروف غير المواتية ، ولكن في ظل الظروف المثلى ، تزداد الخصوبة ، ويتم استعادة معدل النمو والتطور ، وكثافة النوع. كمقياس لاستقرار النظم البيئية ، غالبًا ما يتم أخذ تنوع أنواعها. النظم البيئية المعقدة هي الأكثر استقرارًا ؛ وتتشكل العلاقات الغذائية المعقدة فيها. النظم الإيكولوجية ذات الهيكل المبسط غير مستقرة للغاية ؛ تحدث تقلبات حادة في عدد السكان الفرديين فيها. على سبيل المثال ، النظم الإيكولوجية المعقدة للغابات المطيرة مستقرة بشكل استثنائي ، بينما في القطب الشمالي ، يؤدي نقص الأنواع التي يمكن أن تحل محل الأنواع الرئيسية كغذاء إلى تقلبات حادة في السكان.

موثوقية النظام البيئي- هذه هي قدرة النظام البيئي على الإصلاح الذاتي بشكل كامل نسبيًا والتنظيم الذاتي (خلال فترة التعاقب أو التطور لوجوده) ، أي الحفاظ على معاييره الأساسية في الزمان والمكان. من الخصائص المهمة للموثوقية الحفاظ على هيكل ووظائف واتجاه تطوير النظام البيئي ، والذي بدونه يتم استبدال هذا النظام البيئي بآخر ، بهيكل ووظائف مختلفة ، وأحيانًا اتجاه التنمية. إن أبسط آلية للحفاظ على الموثوقية البيئية للنظام البيئي هي استبدال نوع تقاعد لسبب ما بآخر قريب بيئيًا. إذا لم يكن هناك مثل هذه الأنواع في النظام البيئي ، فسيتم استبدالها بأخرى بعيدة.

الشفاء الذاتي للنظم البيئية الطبيعية- هذه عودة مستقلة للنظم البيئية إلى حالة التوازن الديناميكي ، والتي خرجت منها بتأثير أي عوامل طبيعية وبشرية المنشأ.

التنظيم الذاتي للنظم البيئية الطبيعية- هذه هي قدرة النظم البيئية الطبيعية على استعادة توازن الخصائص الداخلية بشكل مستقل بعد أي تأثير طبيعي أو بشري باستخدام مبدأ التغذية الراجعة بين مكوناتها ، أي النظام البيئي قادر على الحفاظ على هيكله وعمله في مجموعة معينة من الظروف الخارجية. يتجلى التنظيم الذاتي ، على سبيل المثال ، في حقيقة أن عدد الأفراد من كل نوع مدرج في النظام البيئي يتم الحفاظ عليه عند مستوى معين وثابت نسبيًا. يعتمد الشفاء الذاتي والتنظيم الذاتي للنظم البيئية الطبيعية ، على وجه الخصوص ، على قدرة النظم البيئية على التنقية الذاتية.

التنقية الذاتية للنظم البيئية- هذا هو التدمير الطبيعي للملوثات في البيئة نتيجة للعمليات الطبيعية الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية التي تحدث فيها.

1. العوامل الفيزيائية للتنقية الذاتية للمسطحات المائية هي انحلال وخلط واستقرار التلوث الوارد ، وكذلك تأثير الأشعة فوق البنفسجية من الشمس على البكتيريا والفيروسات. تحت تأثير العوامل الفيزيائية في المناطق ذات المناخ المعتدل ، يزيل النهر نفسه بالفعل بعد 200-300 كيلومتر من مكان التلوث ، وفي أقصى الشمال - بعد 2000 كيلومتر.

2. عوامل التنقية الذاتية الكيميائية هي أكسدة المواد العضوية وغير العضوية. لتقييم التنقية الذاتية الكيميائية لخزان ، مؤشرات مثل:

أ) الطلب الأوكسجيني البيولوجي - الطلب البيولوجي على الأكسجين - هو كمية الأكسجين اللازمة لأكسدة جميع المواد العضوية بواسطة البكتيريا والأوليات (عادةً في 5 أيام BITKs) في لتر واحد من الماء الملوث ؛

ب) COD - طلب الأكسجين الكيميائي - كمية الأكسجين (مل / لتر أو جم / لتر من الماء) المطلوبة للأكسدة الكاملة للملوثات بمساعدة الكواشف الكيميائية (عادةً ثنائي كرومات البوتاسيوم).

3. عوامل التنقية الذاتية البيولوجية - هذا هو تنظيف المسطحات المائية بمساعدة الطحالب والعفن والخمائر والمحار والأميبا والكائنات الحية الأخرى. على سبيل المثال ، تقوم كل رخوة بتصفية أكثر من 30 لترًا من الماء يوميًا ، وتنقيتها من جميع أنواع الشوائب.

تعمل النظم البيئية الطبيعية وفقًا لثلاثة مبادئ رئيسية:

المبدأ الأول لعمل النظم البيئية الطبيعية - الحصول على الموارد والتخلص من النفايات يحدث داخل دورة جميع العناصر (يتوافق مع قانون الحفاظ على الكتلة). تسمى دورة العناصر الحيوية ، بسبب تخليق وانحلال المواد العضوية في النظام البيئي ، والتي تعتمد على تفاعل التمثيل الضوئي ، دورة حيوية للمادة.بالإضافة إلى العناصر الحيوية ، فإن أهم العناصر المعدنية للكائنات الحية والعديد من المركبات المختلفة متضمنة في الدورة الحيوية. لذلك ، تسمى أيضًا العملية الدورية الكاملة للتحولات الكيميائية التي تسببها الكائنات الحية دورة الكيمياء الحيويةالصوت.

يشمل النظام البيئي جميع الكائنات الحية (النباتات والحيوانات والفطريات والكائنات الحية الدقيقة) ، والتي تتفاعل ، بدرجة أو بأخرى ، مع بعضها البعض ومع بيئتها غير الحية (المناخ ، والتربة ، وضوء الشمس ، والهواء ، والجو ، والماء ، وما إلى ذلك).) .

النظام البيئي ليس له حجم محدد. يمكن أن تكون كبيرة مثل الصحراء أو البحيرة ، أو صغيرة مثل شجرة أو بركة. يتفاعل الماء ودرجة الحرارة والنباتات والحيوانات والهواء والضوء والتربة معًا.

جوهر النظام البيئي

في النظام البيئي ، لكل كائن حي مكانه أو دوره الخاص.

ضع في اعتبارك النظام البيئي لبحيرة صغيرة. يمكنك أن تجد فيه جميع أنواع الكائنات الحية ، من الميكروسكوب إلى الحيوانات والنباتات. يعتمدون على أشياء مثل الماء وضوء الشمس والهواء وحتى كمية العناصر الغذائية في الماء. (انقر لمعرفة المزيد حول الاحتياجات الأساسية الخمسة للكائنات الحية).

مخطط النظام البيئي للبحيرة

في أي وقت يتم فيه إدخال "غريب" (كائن (كائنات) حي أو عامل خارجي مثل ارتفاع درجات الحرارة) في نظام بيئي ، يمكن أن تحدث عواقب وخيمة. هذا لأن الكائن الجديد (أو العامل) قادر على تشويه التوازن الطبيعي للتفاعل والتسبب في ضرر أو تدمير محتمل للنظام البيئي غير الأصلي.

بشكل عام ، تعتمد الأعضاء الحيوية في النظام البيئي ، جنبًا إلى جنب مع عواملها اللاأحيائية ، على بعضها البعض. هذا يعني أن غياب عضو واحد أو عامل واحد غير حيوي يمكن أن يؤثر على النظام البيئي بأكمله.

إذا لم يكن هناك ما يكفي من الضوء والماء ، أو إذا كانت التربة منخفضة في العناصر الغذائية ، فقد تموت النباتات. إذا ماتت النباتات ، فإن الحيوانات التي تعتمد عليها معرضة للخطر أيضًا. إذا ماتت الحيوانات التي تعتمد على النباتات ، فإن الحيوانات الأخرى التي تعتمد عليها ستموت أيضًا. يعمل النظام البيئي في الطبيعة بنفس الطريقة. يجب أن تعمل جميع أجزائه معًا للحفاظ على التوازن!

لسوء الحظ ، يمكن تدمير النظم البيئية بسبب الكوارث الطبيعية مثل الحرائق والفيضانات والأعاصير والانفجارات البركانية. يساهم النشاط البشري أيضًا في تدمير العديد من النظم البيئية و.

الأنواع الرئيسية للنظم البيئية

النظم البيئية لها أبعاد غير محددة. إنهم قادرون على الوجود في مساحة صغيرة ، على سبيل المثال ، تحت حجر ، أو جذع شجرة متعفّن أو في بحيرة صغيرة ، كما يشغلون مساحات كبيرة (مثل الغابة الاستوائية بأكملها). من الناحية الفنية ، يمكن تسمية كوكبنا بنظام بيئي ضخم.

رسم تخطيطي لنظام بيئي صغير لجدعة متعفنة

أنواع النظم البيئية حسب المقياس:

• النظام البيئي الجزئي- نظام بيئي صغير الحجم مثل البركة ، البركة ، جذع الأشجار ، إلخ.
• النظام البيئي المتوسط- نظام بيئي ، مثل غابة أو بحيرة كبيرة.
• بيوم.نظام بيئي كبير جدًا أو مجموعة من النظم البيئية ذات العوامل الحيوية وغير الحيوية المماثلة ، مثل غابة مطيرة كاملة بها ملايين الحيوانات والأشجار والعديد من المسطحات المائية المختلفة.

لم يتم تحديد حدود النظام البيئي بخطوط واضحة. غالبًا ما تكون مفصولة بحواجز جغرافية مثل الصحاري والجبال والمحيطات والبحيرات والأنهار. نظرًا لأن الحدود ليست ثابتة بشكل صارم ، تميل النظم البيئية إلى الاندماج مع بعضها البعض. هذا هو السبب في أن البحيرة يمكن أن تحتوي على العديد من النظم البيئية الأصغر ذات الخصائص الفريدة الخاصة بها. يطلق العلماء على هذا الخلط اسم "Ecoton".

أنواع النظم البيئية حسب نوع التواجد:

بالإضافة إلى الأنواع المذكورة أعلاه من النظم البيئية ، هناك أيضًا تقسيم إلى أنظمة بيئية طبيعية وصناعية. يتم إنشاء النظام البيئي الطبيعي بواسطة الطبيعة (الغابة ، البحيرة ، السهوب ، إلخ) ، ويتم إنشاء نظام اصطناعي بواسطة الإنسان (الحديقة ، قطعة الأرض ، المنتزه ، الحقل ، إلخ).

أنواع النظام البيئي

هناك نوعان رئيسيان من النظم البيئية: المائية والبرية. يقع كل نظام بيئي آخر في العالم ضمن إحدى هاتين الفئتين.

النظم البيئية الأرضية

يمكن العثور على النظم البيئية الأرضية في أي مكان في العالم وتنقسم إلى:

النظم البيئية للغابات

هذه أنظمة بيئية بها وفرة من الغطاء النباتي أو عدد كبير من الكائنات الحية التي تعيش في مساحة صغيرة نسبيًا. وبالتالي ، فإن كثافة الكائنات الحية في النظم الإيكولوجية للغابات عالية جدًا. يمكن أن يؤثر تغيير بسيط في هذا النظام البيئي على توازنه بالكامل. أيضًا ، في مثل هذه الأنظمة البيئية ، يمكنك العثور على عدد كبير من ممثلي الحيوانات. بالإضافة إلى ذلك ، تنقسم النظم الإيكولوجية للغابات إلى:

• الغابات الاستوائية دائمة الخضرة أو الغابات الاستوائية المطيرة:تلقي متوسط ​​هطول الأمطار أكثر من 2000 ملم في السنة. وهي تتميز بنباتات كثيفة تهيمن عليها أشجار طويلة تقع على ارتفاعات مختلفة. هذه المناطق هي ملجأ لأنواع مختلفة من الحيوانات.
• الغابات الاستوائية النفضية:جنبا إلى جنب مع مجموعة كبيرة من أنواع الأشجار ، توجد هنا أيضًا الشجيرات. يوجد هذا النوع من الغابات في أجزاء قليلة من العالم وهو موطن لمجموعة متنوعة من النباتات والحيوانات.
• : لديهم عدد غير قليل من الأشجار. تهيمن عليه الأشجار دائمة الخضرة التي تجدد أوراقها طوال العام.
• غابات عريضة الأوراق:تقع في المناطق المعتدلة الرطبة التي لديها ما يكفي من الأمطار. خلال أشهر الشتاء ، تتساقط أوراق الأشجار.
• : يقع التايغا في المقدمة مباشرة ، ويتم تعريفه من خلال الصنوبريات دائمة الخضرة ودرجات الحرارة دون الصفر لمدة ستة أشهر والتربة الحمضية. في الموسم الدافئ ، يمكنك مقابلة عدد كبير من الطيور المهاجرة والحشرات و.

النظام البيئي الصحراوي

تقع النظم البيئية الصحراوية في المناطق الصحراوية وتتلقى أقل من 250 ملم من الأمطار سنويًا. يشغلون حوالي 17 ٪ من إجمالي كتلة الأرض للأرض. بسبب درجة حرارة الهواء المرتفعة للغاية ، وسوء الوصول إلى أشعة الشمس الشديدة ، وليست غنية كما هو الحال في النظم البيئية الأخرى.

النظام البيئي للمراعي

تقع الأراضي العشبية في المناطق الاستوائية والمعتدلة من العالم. تتكون مساحة المرج بشكل أساسي من الحشائش مع عدد قليل من الأشجار والشجيرات. يسكن المروج حيوانات الرعي والحشرات والحيوانات العاشبة. هناك نوعان رئيسيان من النظم البيئية للمرج:

• : الأراضي العشبية الاستوائية التي لها موسم جاف وتتميز بنمو الأشجار منفردة. أنها توفر الغذاء لعدد كبير من الحيوانات العاشبة ، كما أنها تعتبر أرض صيد للعديد من الحيوانات المفترسة.
• البراري (الأراضي العشبية المعتدلة):هذه منطقة ذات غطاء عشبي معتدل وخالية تمامًا من الشجيرات والأشجار الكبيرة. في البراري ، تم العثور على أعشاب وعشب طويل القامة ، كما لوحظت الظروف المناخية القاحلة.
• مروج السهوب:أراضي المراعي الجافة ، والتي تقع بالقرب من الصحارى شبه القاحلة. الغطاء النباتي لهذه الأراضي العشبية أقصر مما هو عليه في السافانا والمروج. الأشجار نادرة ، وعادة ما توجد على ضفاف الأنهار والجداول.

النظم البيئية الجبلية

توفر المرتفعات مجموعة متنوعة من الموائل حيث يمكن العثور على عدد كبير من الحيوانات والنباتات. في المرتفعات ، تسود عادة الظروف المناخية القاسية ، حيث يمكن فقط للنباتات الألبية البقاء على قيد الحياة. الحيوانات التي تعيش في أعالي الجبال لها معاطف فرو سميكة لحمايتها من البرد. عادة ما تكون المنحدرات السفلية مغطاة بالغابات الصنوبرية.

النظم البيئية المائية

النظام البيئي المائي - نظام بيئي يقع في بيئة مائية (على سبيل المثال ، الأنهار والبحيرات والبحار والمحيطات). وتشمل النباتات المائية والحيوانات وخصائص المياه ، وتنقسم إلى نوعين: النظم البيئية البحرية وأنظمة المياه العذبة.

النظم البيئية البحرية

إنها أكبر النظم البيئية التي تغطي حوالي 71٪ من سطح الأرض وتحتوي على 97٪ من مياه الكوكب. تحتوي مياه البحر على كمية كبيرة من المعادن والأملاح الذائبة. ينقسم النظام البيئي البحري إلى:

• أوشيانيك (جزء ضحل نسبيًا من المحيط يقع على الجرف القاري) ؛
• منطقة عميقة (منطقة المياه العميقة لا يخترقها ضوء الشمس) ؛
• منطقة بنتال (منطقة تسكنها كائنات قاعية) ؛
• منطقة المد والجزر (مكان بين المد والجزر المنخفضة والعالية) ؛
• مصبات الأنهار.
• الشعاب المرجانية؛
• مستنقعات الملح
• الفتحات الحرارية المائية حيث مغذيات التخليق الكيميائي.

تعيش أنواع كثيرة من الكائنات الحية في النظم البيئية البحرية ، وهي: الطحالب البنية ، والشعاب المرجانية ، ورأسيات الأرجل ، وشوكيات الجلد ، وأسراب الدين ، وأسماك القرش ، إلخ.

النظم البيئية للمياه العذبة

على عكس النظم البيئية البحرية ، تغطي النظم البيئية للمياه العذبة 0.8٪ فقط من سطح الأرض وتحتوي على 0.009٪ من إجمالي إمدادات المياه في العالم. هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الأنظمة البيئية للمياه العذبة:

• الراكدة: المياه التي لا يوجد فيها تيار مثل البرك والبحيرات والبرك.
• التدفق: المياه سريعة الحركة مثل الجداول والأنهار.
• الأراضي الرطبة: الأماكن التي تغمر فيها التربة بشكل دائم أو متقطع.

تعد النظم الإيكولوجية للمياه العذبة موطنًا للزواحف والبرمائيات وحوالي 41٪ من أنواع الأسماك في العالم. عادة ما تحتوي المياه سريعة الحركة على تركيز أعلى من الأكسجين الذائب ، مما يدعم تنوعًا بيولوجيًا أكثر من البرك أو البحيرات الراكدة.

هيكل ومكونات وعوامل النظام البيئي

يُعرَّف النظام البيئي على أنه وحدة بيئية وظيفية طبيعية تتكون من الكائنات الحية (التكاثر الحيوي) وبيئتها غير الحية (اللاأحيائية أو الفيزيائية الكيميائية) ، والتي تتفاعل مع بعضها البعض وتخلق نظامًا مستقرًا. بركة ، بحيرة ، صحراء ، مرعى ، مرج ، غابة ، إلخ. هي أمثلة شائعة للنظم البيئية.

يتكون كل نظام بيئي من مكونات غير حيوية وحيوية:

هيكل النظام البيئي

المكونات اللاأحيائية

المكونات اللاأحيائية هي عوامل غير مرتبطة بالحياة أو البيئة المادية التي تؤثر على هيكل وتوزيع وسلوك وتفاعل الكائنات الحية.

يتم تمثيل المكونات اللاأحيائية بشكل أساسي بنوعين:

• العوامل المناخيةوالتي تشمل المطر ودرجة الحرارة والضوء والرياح والرطوبة وما إلى ذلك.
• العوامل المؤثرة، بما في ذلك حموضة التربة ، والتضاريس ، والتمعدن ، إلخ.

أهمية المكونات اللاأحيائية

يزود الغلاف الجوي الكائنات الحية بثاني أكسيد الكربون (لعملية التمثيل الضوئي) والأكسجين (للتنفس). وتحدث عمليات التبخر والنتح بين الغلاف الجوي وسطح الأرض.

يعمل الإشعاع الشمسي على تسخين الغلاف الجوي وتبخر الماء. الضوء ضروري أيضًا لعملية التمثيل الضوئي. يزود النباتات بالطاقة للنمو والتمثيل الغذائي ، فضلاً عن المنتجات العضوية لتغذية أشكال الحياة الأخرى.

تتكون معظم الأنسجة الحية من نسبة عالية من الماء تصل إلى 90٪ أو أكثر. قليل من الخلايا تكون قادرة على البقاء على قيد الحياة إذا انخفض محتوى الماء عن 10٪ ، ويموت معظمها عندما يكون محتوى الماء أقل من 30-50٪.

الماء هو الوسيط الذي تدخل من خلاله المنتجات الغذائية المعدنية إلى النباتات. كما أنه ضروري لعملية التمثيل الضوئي. تحصل النباتات والحيوانات على الماء من سطح الأرض ومن التربة. المصدر الرئيسي للمياه هو هطول الأمطار في الغلاف الجوي.

المكونات الحيوية

الكائنات الحية ، بما في ذلك النباتات والحيوانات والكائنات الحية الدقيقة (البكتيريا والفطريات) الموجودة في النظام البيئي هي مكونات حيوية.

بناءً على دورها في النظام البيئي ، يمكن تقسيم المكونات الحيوية إلى ثلاث مجموعات رئيسية:

• منتجينإنتاج مواد عضوية من مواد غير عضوية باستخدام الطاقة الشمسية ؛
• المستهلكونتتغذى على المواد العضوية الجاهزة التي ينتجها المنتجون (الحيوانات العاشبة ، المفترسات ، إلخ) ؛
• مخفضات.البكتيريا والفطريات التي تدمر المركبات العضوية الميتة للمنتجين (النباتات) والمستهلكين (الحيوانات) للتغذية ، وتنبعث منها مواد بسيطة (غير عضوية وعضوية) في البيئة ، تتشكل كمنتجات ثانوية لعملية التمثيل الغذائي.

يتم إعادة إنتاج هذه المواد البسيطة كنتيجة للتبادل الدوري للمواد بين المجتمع الحيوي والبيئة اللاأحيائية للنظام البيئي.

مستويات النظام البيئي

لفهم طبقات النظام البيئي ، ضع في اعتبارك الشكل التالي:

مخطط مستوى النظام البيئي

فرد

الفرد هو أي كائن حي أو كائن حي. لا يتكاثر الأفراد مع أفراد من مجموعات أخرى. عادة ما يتم تضمين الحيوانات ، على عكس النباتات ، في هذا المفهوم ، حيث يمكن لبعض ممثلي النباتات التزاوج مع الأنواع الأخرى.

في الرسم البياني أعلاه ، يمكنك أن ترى أن السمكة الذهبية تتفاعل مع البيئة وسوف تتكاثر حصريًا مع أفراد من نوعها.

تعداد السكان

السكان هو مجموعة من الأفراد من نوع معين الذين يعيشون في منطقة جغرافية معينة في وقت معين. (مثال على ذلك السمكة الذهبية وممثلي أنواعها). لاحظ أن المجموعة تشمل أفرادًا من نفس النوع قد يكون لديهم اختلافات جينية مختلفة مثل لون المعطف / ​​العين / الجلد وحجم الجسم.

تواصل اجتماعي

يشمل المجتمع جميع الكائنات الحية في منطقة معينة ، في وقت معين. قد تحتوي على مجموعات من الكائنات الحية من أنواع مختلفة. في الرسم البياني أعلاه ، لاحظ كيف تتعايش الأسماك الذهبية والسلمون وسرطان البحر وقنديل البحر في بيئة معينة. عادة ما يشمل المجتمع الكبير التنوع البيولوجي.

النظام البيئي

يشمل النظام البيئي مجتمعات الكائنات الحية التي تتفاعل مع البيئة. في هذا المستوى ، تعتمد الكائنات الحية على عوامل غير حيوية أخرى مثل الصخور والماء والهواء ودرجة الحرارة.

بيوم

بعبارات بسيطة ، إنها مجموعة من النظم البيئية التي لها خصائص متشابهة مع عواملها اللاأحيائية التي تتكيف مع البيئة.

المحيط الحيوي

عندما ننظر إلى المناطق الأحيائية المختلفة ، كل منها ينتقل إلى أخرى ، يتشكل مجتمع ضخم من الناس والحيوانات والنباتات ، يعيشون في موائل معينة. هي مجموع كل النظم البيئية الموجودة على الأرض.

السلسلة الغذائية والطاقة في نظام بيئي

يجب على جميع الكائنات الحية أن تأكل للحصول على الطاقة التي تحتاجها للنمو والحركة والتكاثر. لكن ماذا تأكل هذه الكائنات الحية؟ تحصل النباتات على طاقتها من الشمس ، وبعض الحيوانات تأكل النباتات والبعض الآخر يأكل الحيوانات. هذه النسبة من التغذية في النظام البيئي تسمى السلسلة الغذائية. تمثل سلاسل الغذاء عادةً تسلسل من يتغذى على من يتغذى في المجتمع البيولوجي.

فيما يلي بعض الكائنات الحية التي يمكن أن تدخل في السلسلة الغذائية:

مخطط السلسلة الغذائية

السلسلة الغذائية ليست هي نفسها. الشبكة الغذائية عبارة عن مجموعة من العديد من سلاسل الغذاء وهي بنية معقدة.

نقل الطاقة

يتم نقل الطاقة على طول سلاسل الغذاء من مستوى إلى آخر. يستخدم جزء من الطاقة للنمو والتكاثر والحركة واحتياجات أخرى ، ولا يتوفر للمستوى التالي.

تخزن السلاسل الغذائية الأقصر طاقة أكثر من تلك الأطول. تمتص البيئة الطاقة المستهلكة.