Капацитет на екосистемата. Cheat sheet: Екосистема и нейните свойства

Екологията считавзаимодействие между живи организми и нежива природа. Това взаимодействие, първо, се случва в рамките на определена система (екологична система, екосистема) и, второ, не е хаотично, а организирано по определен начин, подчинено на закони. Екосистемата е съвкупност от производители, консуматори и хранители на детрит, които взаимодействат помежду си и със своята среда чрез обмен на материя, енергия и информация по такъв начин, че тази единна система да остане стабилна за дълго време. Така естествената екосистема се характеризира с три характеристики:

• 1) екосистемата е задължително комбинация от живи и неживи компоненти
• 2) в рамките на екосистемата се осъществява пълен цикъл, като се започне от създаването на органична материя и завършва с нейното разлагане до неорганични компоненти;
• 3) екосистемата остава стабилна за известно време, което се осигурява от определена структура от биотични и абиотични компоненти.

Примери за естествени екосистеми са езеро, гора, пустиня, тундра, суша, океан, биосфера. Както се вижда от примерите, по-простите екосистеми се включват в по-сложните. В същото време се реализира йерархия на организация на системите, в случая екологични. Така устройството на природата трябва да се разглежда като система, състояща се от вложени екосистеми, най-високата от които е уникална глобална екосистема – биосферата. В неговите рамки се осъществява обмен на енергия и материя между всички живи и неживи компоненти в планетарен мащаб. Катастрофата, която заплашва цялото човечество, е, че един от признаците, че екосистемата трябва да е била нарушена: биосферата като екосистема е изведена от състояние на стабилност от човешката дейност. Поради своя мащаб и разнообразие от взаимовръзки, той не трябва да загине от това, той ще премине в ново стабилно състояние, като същевременно промени структурата си, преди всичко, неодушевена, а след нея неизбежно и жива. Човекът, като биологичен вид, има най-малък шанс да се адаптира към новите бързо променящи се външни условия и е вероятно първият да изчезне. Поучителен и нагледен пример за това е историята на Великденския остров. На един от полинезийските острови, наречен Великденски остров, в резултат на сложни миграционни процеси през 7 век възниква затворена цивилизация, изолирана от целия свят. В благоприятен субтропичен климат, през стотиците години на съществуване, той достига определени висоти на развитие, създавайки самобитна култура и писменост, които и до днес не могат да бъдат разгадани. И през 17-ти век той загива безследно, като първо унищожава флората и фауната на острова, а след това се унищожава в прогресивна дивост и канибализъм. Последните островитяни вече нямаха воля и материал да построят спасителни „Ноеви ковчеги“ – лодки или салове. В памет на себе си изчезналата общност остави полупустинен остров с гигантски каменни фигури – свидетели на предишната й мощ. И така, екосистемата е най-важната структурна единица от структурата на околния свят. Както се вижда, основата на екосистемите се състои от жива материя, характеризираща се с биотична структура и местообитание, определено от комбинация от фактори на околната среда.

Екосистема, или екологична система(от старогръцкия οἶκος - жилище, пребиваване и σύστημα - система) - биологична система, състояща се от общност от живи организми ( биоценоза), техните местообитания ( биотоп), система от връзки, която обменя материя и енергия между тях.

Учените разграничават екосистемите на микроекосистеми (например дърво), мезоекосистеми (гора, езерце) и макроекосистеми (океан, континент). Биосферата се превърна в глобалната екосистема.

Има свойства-характеристики, които ви позволяват да дефинирате концепцията за екосистема, която действа като обект на правно регулиране. Те включват:

1. Затваряне на екосистемата. Неговото независимо функциониране. Можем да кажем, че например капка вода, гора, море и т.н. са екосистеми, тъй като всеки от тези обекти има своя собствена стабилна система от организми (реснички в капка, риби в морето и др.). Затвореният характер на екологичните системи задължава всички ползватели на природни ресурси да отчитат екологичните последици от своите действия, дори и да няма видими прояви на въздействието върху природата. Така че полагането на път на открито на пръв поглед не засяга околната среда. Но при определени условия пътят може да се превърне в източник на екологично бедствие, например, ако е положен, без да се отчита потокът от наводнени води, които, натрупвайки се, могат да унищожат земното покритие.

2. Взаимна връзка на екосистемите. Тази особеност налага интегриран подход към използването на природни обекти, което на практика се нарича пейзаж. Например, при разпределяне на земя за обработваема земя или извършване на рекултивация, е необходимо да се вземат предвид миграционните пътища на представители на дивата фауна, да се поддържат непокътнати отделни храсти, блата, храсти и др., т.е. нарушават ландшафта, който се е развил в района. Ландшафтният подход позволява да се осигури общ екологичен приоритет в управлението на природата, според който всички видове използване на природните обекти трябва да се подчиняват на изискванията за екологично благосъстояние на природната среда.

3. Биопродуктивност.Тази особеност допринася за самовъзпроизвеждането на екосистемата, изпълнението на определена функция, което в резултат на това определя различния правен статут на природен обект. И така, земи с повишено плодородие трябва да се разпределят за нуждите на селското стопанство, а за други цели - непродуктивни. Производителността се взема предвид и при установяване на такса за ползване на природен обект, при облагане, при обезщетение за вреди или настъпване на застрахователно събитие.

Пример за екосистема - езерце с растения, живеещи в него, риби, безгръбначни, микроорганизми, които съставляват живия компонент на системата, биоценоза. Езерото като екосистема се характеризира с дънни утайки с определен състав, химичен състав (йонен състав, концентрация на разтворени газове) и физически параметри (прозрачност на водата, тенденция на годишни температурни промени), както и определени показатели за биологична продуктивност, трофичен статус на водоема и специфичните условия на този резервоар.

Друг пример за екологична система - широколистна гора в Централна Русия с определен състав на горска постеля, почва, характерна за този тип гора и стабилна растителна общност, и в резултат на това със строго определени показатели за микроклимат (температура, влажност, светлина) и комплекс от животни организми, съответстващи на такива условия на околната среда.

Важен аспект, който дава възможност да се определят видовете и границите на екосистемите, е трофичната структура на общността и съотношението на производителите на биомаса, нейните консуматори и организмите, унищожаващи биомаса, както и показателите за производителност и метаболизъм на материята и енергията. .

Екосистемата е сложна, самоорганизираща се, саморегулираща се и саморазвиваща се система. Основната характеристика на една екосистема е наличието на относително затворени, стабилни в пространството и времето потоци от материя и енергиямежду биотичната и абиотичната част на екосистемата. От това следва, че не всяка биологична система може да се нарече екосистема, например аквариум или гнил пън не са.

Такива системи трябва да се наричат ​​общности от по-нисък ранг или микрокосмоси. Понякога за тях се използва понятието фацис (например в геоекологията), но не е в състояние да опише напълно такива системи, особено от изкуствен произход.

Екосистемата е отворена система и се характеризира с входящи и изходящи потоци от материя и енергия. Основата за съществуването на почти всяка екосистема е енергийният поток от слънчева светлина, който е следствие от термоядрената реакция на Слънцето, в пряка (фотосинтеза) или индиректна (разлагане на органична материя) форма. Изключение правят дълбоководни екосистеми ("черни" и "бели" пушачи), източник на енергия в които е вътрешната топлина на земята и енергията на химичните реакции.

В съответствие с дефинициите няма разлика между понятията "екосистема" и "биогеоценоза", биогеоценозата може да се счита за пълен синоним на термина екосистема. Въпреки това, има широко разпространено мнение, че биогеоценозата може да служи като аналог на екосистема на самото начално ниво, тъй като терминът "биогеоценоза" поставя по-голям акцент върху връзката на биоценозата с конкретна област от земя или водна среда, докато екосистемата предполага всяка абстрактна област. Следователно биогеоценозите обикновено се считат за специален случай на екосистема.

Една екосистема може да бъде разделена на два компонента – биотичен и абиотичен. Биотичните се разделят на автотрофни (организми, които получават първична енергия за съществуване от фото- и хемосинтеза или производители) и хетеротрофни (организми, които получават енергия от процесите на окисление на органичната материя - консуматори и разложители) компоненти, които формират трофичната структура на екосистемата .

Единственият източник на енергия за съществуването на една екосистема и поддържането на различни процеси в нея са производителите, които поглъщат енергията на слънцето (топлина, химични връзки) с ефективност 0,1 - 1%, рядко 3 - 4,5% от първоначална сума. Автотрофите представляват първото трофично ниво на екосистемата. Следващите трофични нива на екосистемата се формират поради консуматори (2-ро, 3-то, 4-то и последващи нива) и се затварят от разложители, които превръщат неживата органична материя в минерална форма (абиотичен компонент), която може да бъде усвоена от автотрофен елемент.

Обикновено концепцията екотоп се определя като местообитание на организми, характеризиращо се с определена комбинация от условия на околната среда: почви, почви, микроклимат и т.н. Но в този случай това понятие всъщност е почти идентично с понятието климатичен връх.

Например лавата, вливаща се в океана на остров Хавай, образува нов крайбрежен екотоп.

Понастоящем под екотоп, за разлика от биотоп, се разбира определена територия или водна площ с целия набор и характеристики на почви, почви, микроклимат и други фактори в непроменена от организмите форма. Примери за екотоп са алувиални почви, новообразувани вулканични или коралови острови, изкуствени кариери и други новообразувани територии. В такъв случай климатичен връхе част от екотопа.

Биотоп- екотоп, трансформиран от биота или по-точно част от територия, която е хомогенна по отношение на условията на живот за определени видове растения или животни или за формиране на определена биоценоза.

Тема 1.2.: Екосистема и нейните свойства

1. Екосистема – основна концепция на екологията…………………………………………………………4

2. Биотична структура на екосистемите……………………………………………………………………5.

3. Фактори на околната среда ……………………………………………………………………………….6

4. Функционирането на екосистемите………………………………………………………………………..12

5. Влияние на човека върху екосистемата……………………………………………………………...14

Заключение…………………………………………………………………………………………….16

Списък на литературата………………………………………………………………………………………………….17

Въведение

дума "екология" Образува се от две гръцки думи: "ойкос", което означава къща, жилище, и "логос" - наука и буквално се превежда като наука за къщата, местообитанието. За първи път този термин е използван от немския зоолог Ернст Хекел през 1886 г., дефинирайки екологията като област на знанието, която изучава икономиката на природата - изучаването на общата връзка на животните с жива и нежива природа, включително всички както приятелски, така и недружески отношения, с които животните и растенията пряко или косвено влизат в контакт. Това разбиране за екологията е станало общопризнато и днес класическо Екологията е наука за изучаване на връзката на живите организми с околната среда.

Живата материя е толкова разнообразна, че се изучава на различни нива на организация и от различни гледни точки.

Съществуват следните нива на организация на биосистемите (виж приложения (фиг. 1)).

Нивата на организми, популации и екосистеми са сферата на интереси на класическата екология.

В зависимост от обекта на изследване и зрителния ъгъл, от който се изучава, в екологията са се формирали самостоятелни научни направления.

от размери на обектите Изучаването на екологията е разделено на аутекология (организъм и неговата среда), популационна екология (популация и околна среда), синекология (общности и тяхната среда), биогеоцитология (изучаване на екосистемите) и глобална екология (изучаване на Земята биосфера).

Зависи от обект на изследване екологията се дели на екология на микроорганизми, гъби, растения, животни, хора, агроекология, индустриална (инженерна), човешка екология и др.

от компоненти на средата разграничаване между екологията на сушата, прясните води, морето, пустините, планините и други екологични и географски пространства.

Екологията често включва голям брой сродни клонове на знанието, главно от областта на опазването на околната среда.

В тази статия на първо място се разглеждат основите на общата екология, т.е. класически закони на взаимодействието на живите организми с околната среда.

1. Екосистема – основното понятие на екологията

Екологията разглежда взаимодействието на живите организми и неживата природа. Това взаимодействие, първо, се случва в рамките на определена система (екологична система, екосистема) и, второ, не е хаотично, а организирано по определен начин, подчинено на закони.

екосистеманаричана съвкупност от производители, консуматори и хранители на детрит, които взаимодействат помежду си и със своята среда чрез обмен на материя, енергия и информация по такъв начин, че тази единна система да остане стабилна за дълго време.

Така естествената екосистема се характеризира с три характеристики:

1) екосистемата е задължително комбинация от живи и неживи компоненти ((виж приложението (фиг. 2));

2) в рамките на екосистемата се осъществява пълен цикъл, като се започне от създаването на органична материя и завършва с нейното разлагане до неорганични компоненти;

3) екосистемата остава стабилна за известно време, което се осигурява от определена структура от биотични и абиотични компоненти.

Примери за естествени екосистеми са езеро, гора, пустиня, тундра, суша, океан, биосфера.

Както се вижда от примерите, по-простите екосистеми се включват в по-сложните. В същото време се реализира йерархия от организационни системи, в случая екологични.

Следователно структурата на природата трябва да се разглежда като системно цяло, състоящо се от вложени екосистеми, най-високата от които е уникална глобална екосистема - биосферата. В неговите рамки се осъществява обмен на енергия и материя между всички живи и неживи компоненти в планетарен мащаб. Катастрофата, която заплашва цялото човечество, се крие във факта, че един от признаците, че една екосистема трябва да е била нарушена: биосферата като екосистема е изведена от състояние на стабилност от човешката дейност. По силата на своя мащаб и разнообразие от взаимовръзки, той не трябва да загине от това, той ще премине в ново стабилно състояние, като същевременно промени структурата си, преди всичко неодушевена, а след това неизбежно жива. Човекът, като биологичен вид, има по-малък шанс от другите да се адаптира към новите бързо променящи се външни условия и най-вероятно ще изчезне първи. Поучителен и нагледен пример за това е историята на Великденския остров.

На един от полинезийските острови, наречен Великденски остров, в резултат на сложни миграционни процеси през 7 век възниква затворена цивилизация, изолирана от целия свят. В благоприятен субтропичен климат, за стотици години на съществуване, той е достигнал определени висоти на развитие, създавайки самобитна култура и писменост, които и до днес не могат да бъдат разгадани. И през 17-ти век той загива безследно, като първо унищожава флората и фауната на острова, а след това се унищожава в прогресивна дивост и канибализъм. Последните островитяни не са имали воля и материал, за да построят спасителни „без ковчег“ – лодки или салове. В памет на себе си изчезналата общност остави полупустинен остров с гигантски каменни фигури – свидетели на предишната й мощ.

И така, екосистемата е най-важната структурна единица от структурата на околния свят. Както се вижда от фиг. 1 (виж Приложението), в основата на екосистемите е живата материя, охарактеризирана биотичен структура , и местообитание, определено от съвкупността фактори на околната среда . Нека ги разгледаме по-подробно.

2. Биотична структура на екосистемите

Екосистемата се основава на единството на живата и неживата материя. Същността на това единство е показана по следния начин. От елементите на неживата природа, главно молекули CO2 и H2O, под въздействието на слънчевата енергия се синтезират органични вещества, които съставляват целия живот на планетата. Процесът на създаване на органична материя в природата протича едновременно с обратния процес – консумацията и разлагането на това вещество отново до първоначалните неорганични съединения. Съвкупността от тези процеси протичат в екосистеми на различни нива на йерархия. За да бъдат балансирани тези процеси, природата в продължение на милиарди години е изработила известно структурата на живата материя на системата .

Движещата сила във всяка материална система е енергията. Навлиза в екосистемите главно от Слънцето. Растенията, благодарение на съдържащия се в тях пигмент хлорофил, улавят енергията на слънчевата радиация и я използват за синтезиране на основата на всяко органично вещество - глюкоза C6H12O6.

По този начин кинетичната енергия на слънчевата радиация се превръща в потенциална енергия, съхранявана в глюкоза. От глюкоза, заедно с минерални хранителни вещества, получени от почвата - хранителни вещества - образуват се всички тъкани на растителния свят - протеини, въглехидрати, мазнини, липиди, ДНК, РНК, тоест органичната материя на планетата.

В допълнение към растенията, някои бактерии могат да произвеждат органична материя. Те създават своите тъкани, съхранявайки в тях, подобно на растенията, потенциална енергия от въглероден диоксид без участието на слънчева енергия. Вместо това те използват енергията, която се генерира от окисляването на неорганични съединения, като амоняк, желязо и особено сяра (в дълбоките океански басейни, където слънчевата светлина не прониква, но където сероводородът се натрупва в изобилие, са открити уникални екосистеми ). Това е така наречената енергия на химичния синтез, следователно организмите се наричат хемосинтетика .

Така ихемосинтетичните растения създават органична материя от неорганични съставки с помощта на енергията на околната среда. Те се наричат производители или автотрофи .Освобождаването на потенциална енергия, съхранявана от производителите, осигурява съществуването на всички останали видове живот на планетата. Наричат ​​се видове, които консумират органична материя, създадена от производителите като източник на материя и енергия за своята жизнена дейност потребители или хетеротрофи .

Потребителите са най-разнообразните организми (от микроорганизми до сини китове): протозои, насекоми, влечуги, риби, птици и накрая, бозайници, включително хора.

Потребителите от своя страна са разделени на редица подгрупи в съответствие с разликите в техните хранителни източници.

Животните, които се хранят директно с производители, се наричат ​​първични консуматори или консуматори от първи ред. Самите те се ядат от вторични консуматори.Например заек, който яде моркови, е консуматор от първи ред, алиса, ловуваща заек, е консуматор от втори ред. Някои видове живи организми отговарят на няколко такива нива. Например, когато човек яде зеленчуци - той е консуматор от първи ред, говеждо месо - консуматор от втори ред, а яденето на хищни риби, действа като консуматор от трети ред.

Наричат ​​се първични консуматори, които се хранят само с растения тревопасни животни или фитофаги .Потребители от втори и по-висок порядък - хищници . Видовете, които ядат както растения, така и животни, са всеядни, като хората.

Мъртвите растителни и животински остатъци, като паднали листа, животински трупове, продукти на отделителната система, се наричат ​​детрит. Органично е! Има много организми, които се специализират в храненето с детрит. Те се наричат детритояди .За пример могат да служат лешояди, чакали, червеи, раци, термити, мравки и др. Както в случая на обикновените консуматори, има първични детритофаги, които се хранят директно с детрит, вторични и т.н.

И накрая, значителна част от детрита в екосистемата, по-специално паднали листа, мъртва дървесина, в първоначалния си вид не се изяжда от животните, а гние и се разлага в процеса на хранене с гъбички и бактерии.

Тъй като ролята на гъбичките и бактериите е толкова специфична, те обикновено се обособяват в специална група детритофаги и се наричат разложители . Редукторите служат като санитари на Земята и затварят биогеохимичния цикъл на веществата, разграждайки органичната материя до нейните първоначални неорганични компоненти - въглероден диоксид и вода.

Така, въпреки разнообразието от екосистеми, всички те имат структурнисходство. Във всеки от тях могат да се разграничат фотосинтезиращи растения - производители, различни нива на консуматори, детритозахранващи и разложители. Те съставляват биотична структура на екосистемите .

3. Фактори на околната среда

Нарича се неживата и жива природа, заобикаляща растенията, животните и хората среда на живот .Многото отделни компоненти на околната среда, които влияят върху организмите се наричат фактори на околната среда.

Според естеството на произход се разграничават абиотични, биотични и антропогенни фактори. Абиотични фактори - Това са свойства на неживата природа, които пряко или косвено засягат живите организми.

Биотични фактори - това са все форми на влияние на живите организми един върху друг.

Преди това човешкото въздействие върху живите организми се наричаше и биотични фактори, но сега се разграничава специална категория фактори, генерирани от хората. Антропогенни фактори - това са все форми на дейност на човешкото общество, които водят до промяна в природата като местообитание и други видове и пряко засягат техния живот.

По този начин всеки жив организъм е повлиян от неживата природа, организми от други видове, включително хората, и от своя страна засяга всеки от тези компоненти.

Закони за въздействието на факторите на околната среда върху живите организми

Въпреки разнообразието от фактори на околната среда и различното естество на техния произход, съществуват някои общи правила и модели на тяхното въздействие върху живите организми.

За живота на организмите е необходима определена комбинация от условия. Ако всички условия на околната среда са благоприятни, с изключение на една, то именно това състояние става решаващо за живота на въпросния организъм. Той ограничава (ограничава) развитието на организма, затова се нарича ограничаващ фактор .Първоначално се установи, че развитието на живите организми е ограничено от липсата на какъвто и да е компонент, например минерални соли, влага, светлина и т.н. В средата на 19 век немският органичен химик Юстас Либих е първият, който експериментално доказва, че растежът на растенията зависи от елемента на хранене, който присъства в относително минимално количество. Той нарече това явление закон за минимума; в чест на автора се нарича още закон на Либих.

В съвременна формулировка закон на минимума звучи така: Издръжливостта на организма се определя от най-слабото звено във веригата на неговите екологични нужди. Но, както се оказа по-късно, не само дефицитът, но и излишъкът на фактор може да бъде ограничаващ, например смъртта на културата поради дъждове, пренасищане на почвата с торове и др. Концепцията, че наред с минимума, ограничаващ фактор може да бъде и максимум, е въведена 70 години след Либих от американския зоолог У. Шелфорд, който формулира закона за толерантността. Според Законът за толерантността, ограничаващ фактор за просперитета на една популация (организъм) може да бъде както минимално, така и максимално въздействие върху околната среда, а диапазонът между тях определя размера на издръжливост (граница на толерантност) или екологичната валентност на организма към този фактор ((виж Приложение Фиг. 3).

Благоприятният диапазон на фактора на околната среда се нарича оптимална зона (нормална активност). Колкото по-значително е отклонението на ефекта на фактора от оптимума, толкова повече този фактор инхибира жизнената активност на населението. Този диапазон се нарича зона на потисничество . Максималните и минималните поносими стойности на фактора са критични точки, отвъд които съществуването на организъм или популация вече е невъзможно.

В съответствие със закона за толерантността всеки излишък от материя или енергия се оказва замърсяващ принцип. По този начин излишната вода, дори в сухите региони, е вредна и водата може да се разглежда като общ замърсител, въпреки че е просто необходима в оптимални количества. По-специално, излишната вода предотвратява нормалното образуване на почва в черноземната зона.

Видовете, които изискват строго определени условия на околната среда за своето съществуване, се наричат ​​стенобиотични, а видовете, които се адаптират към екологичната среда с широк спектър от изменения на параметрите, се наричат ​​еврибиотични.

Сред закономерностите, които определят взаимодействието на индивида или индивида с неговата среда, отделяме правилото за съответствие на условията на околната среда с генетичната предопределеност на организма .Твърди се че видовете организми могат да съществуват дотогава и доколкото заобикалящата го естествена среда съответства на генетичните възможности за приспособяване на този вид към неговите колебания и промени.

Абиотични фактори на местообитанието

Абиотичните фактори са свойства на неживата природа, които пряко или косвено засягат живите организми. На фиг. 5 (виж Приложението) е показана класификацията на абиотичните фактори. Да започнем с климатични фактори външна среда.

Температурата е най-важният климатичен фактор. Зависи от интензивността на метаболизма на организмите и тяхното географско разпространение. Всеки организъм е в състояние да живее в определен диапазон от температури. И въпреки че за различните видове организми (евритермни и стенотермични) тези интервали са различни, за повечето от тях зоната на оптимални температури, при която жизнените функции се осъществяват най-активно и ефективно, е сравнително малка. Диапазонът от температури, в които може да съществува живот, е приблизително 300 C: от -200 до +100 °C. Но повечето видове и по-голямата част от дейността са ограничени до по-тесен диапазон от температури. Някои организми, особено в латентния стадий, могат да оцелеят поне част от времето при много ниски температури. Някои видове микроорганизми, главно бактерии и водорасли, са способни да живеят и да се размножават при температури, близки до точката на кипене. Горната граница за бактериите от горещите извори е 88 C, за синьо-зелените водорасли е 80 C, а за най-устойчивите риби и насекоми е около 50 C. Като цяло горните граници на фактора са по-критични от долните , въпреки че много организми в близост до горните граници на диапазона на толерантност функционират по-ефективно.

При водните животни диапазонът на температурна толерантност обикновено е по-тесен, отколкото при сухоземните животни, тъй като диапазонът на температурните колебания във водата е по-малък, отколкото на сушата.

Следователно температурата е важен и много често ограничаващ фактор. Температурните ритми до голяма степен контролират сезонната и денонощната активност на растенията и животните.

Валежи и влажността са основните величини, измерени при изследването на този фактор.Количеството на валежите зависи главно от пътищата и характера на големите движения на въздушните маси. Например, ветровете, духащи от океана, оставят по-голямата част от влагата по склоновете, обърнати към океана, което води до „дъждовна сянка“ зад планините, допринасяйки за образуването на пустинята. Движейки се навътре, въздухът натрупва известно количество влага и количеството на валежите отново се увеличава. Пустините обикновено се намират зад високи планински вериги или по крайбрежието, където ветровете духат от големи вътрешни сухи зони, а не от океана, като пустинята Нами в Югозападна Африка. Разпределението на валежите през сезоните е изключително важен ограничаващ фактор за организми.

влажност - параметър, характеризиращ съдържанието на водна пара във въздуха. Абсолютната влажност е количеството водна пара на единица обем въздух. Във връзка със зависимостта на количеството задържана от въздуха пара от температурата и налягането е въведено понятието относителна влажност - това е съотношението на парите, съдържащи се във въздуха, към насищащите пари при дадена температура и налягане.Тъй като в природата има ежедневен ритъм на влажността - повишаване през нощта, намаление през деня и нейното колебание вертикално и хоризонтално, този фактор, заедно със светлината и температурата, играе важна роля в регулирането на дейността на организмите. Повърхностната вода, достъпна за живите организми, зависи от количеството на валежите в дадена област, но тези стойности не винаги са еднакви. Така че, използвайки подземни източници, където водата идва от други райони, животните и растенията могат да получат повече вода, отколкото от приема й с валежи. Обратно, дъждовната вода понякога веднага става недостъпна за организмите.

Слънчева радиация е електромагнитни вълни с различна дължина. Той е абсолютно необходим за живата природа, тъй като е основният външен източник на енергия.Трябва да се има предвид, че спектърът на електромагнитното лъчение на Слънцето е много широк и честотните му диапазони влияят на живата материя по различни начини.

За живата материя са важни качествените признаци на светлината – дължината на вълната, интензитета и продължителността на експозицията.

йонизиращо лъчение избива електрони от атомите и ги прикрепя към други атоми, за да образува двойки положителни и отрицателни йони. Неговият източник са радиоактивни вещества, съдържащи се в скалите, освен това идва от космоса.

Различните видове живи организми се различават значително по способността си да издържат на големи дози радиационно облъчване. Повечето проучвания показват, че бързо делящите се клетки са най-чувствителни към радиация.

При висшите растения чувствителността към йонизиращо лъчение е право пропорционална на размера на клетъчното ядро, или по-скоро на обема на хромозомите или съдържанието на ДНК.

Състав на газа атмосферата също е важен климатичен фактор. Преди приблизително 3-3,5 милиарда години атмосферата съдържаше азот, амоняк, водород, метан и водна пара и в нея нямаше свободен кислород. Съставът на атмосферата до голяма степен се определя от вулканични газове. Поради липсата на кислород нямаше озонов екран, който да блокира ултравиолетовото лъчение от слънцето. С течение на времето, поради абиотични процеси, кислородът започва да се натрупва в атмосферата на планетата и започва образуването на озоновия слой.

Вятър дори е в състояние да промени външния вид на растенията, особено в онези местообитания, например в алпийските зони, където други фактори имат ограничаващ ефект. Експериментално е доказано, че в открити планински местообитания вятърът ограничава растежа на растенията: когато е построена стена за защита на растенията от вятъра, височината на растенията се увеличава. Бурите са от голямо значение, въпреки че тяхното действие е чисто локално. Ураганите и обикновените ветрове могат да пренасят животни и растения на дълги разстояния и по този начин да променят състава на общностите.

Атмосферно налягане , очевидно не е ограничаващ фактор на прякото действие, но е пряко свързан с времето и климата, които имат пряко ограничаващо действие.

Водните условия създават своеобразна среда за обитаване на организмите, която се различава от земната преди всичко по плътност и вискозитет. Плътност вода около 800 пъти, и вискозитет около 55 пъти по-висока от тази на въздуха. Заедно с плътност и вискозитет най-важните физични и химични свойства на водната среда са: температурна стратификация, тоест промяна на температурата по дълбочината на водното тяло и периодична температурни промени във времето, както и прозрачност вода, която определя светлинния режим под нейната повърхност: фотосинтезата на зелени и лилави водорасли, фитопланктон и висши растения зависи от прозрачността.

Както и в атмосферата, важна роля играе газов състав водна среда. Във водните местообитания количеството кислород, въглероден диоксид и други газове, разтворени във вода и следователно достъпни за организмите, варира значително във времето. Във водоеми с високо съдържание на органична материя кислородът е ограничаващият фактор от първостепенно значение.

киселинност - концентрацията на водородните йони (pH) - е тясно свързана с карбонатната система Стойността на pH варира в диапазона от 0 pH до 14: при pH = 7 средата е неутрална, при pH<7 - кислая, при рН>7 - алкална. Ако киселинността не се доближава до екстремни стойности, тогава общностите са в състояние да компенсират промените в този фактор - толерантността на общността към диапазона на pH е много значителна. Водите с ниско pH съдържат малко хранителни вещества, така че производителността тук е изключително ниска.

Соленост - съдържание на карбонати, сулфати, хлориди и др. - е друг значим мабиотичен фактор във водните обекти. В сладките води има малко соли, от които около 80% са карбонати. Съдържанието на минерални вещества в океаните е средно 35 g/l. Организмите в открития океан обикновено са стенохалинни, докато организмите в крайбрежните бракени води обикновено са еврихалинни. Концентрацията на сол в телесните течности и тъкани на повечето морски организми е изотонична с концентрацията на сол в морската вода, така че няма проблеми с осморегулацията.

Поток не само силно влияе върху концентрацията на газове и хранителни вещества, но и директно действа като ограничаващ фактор. Много речни растения и животни са морфологично и физиологично адаптирани по специален начин за запазване на позицията си в потока: те имат добре дефинирани граници на толерантност към фактора на потока.

хидростатично налягане в океана е от голямо значение. При потапяне във вода за 10 m налягането се увеличава с 1 атм (105 Pa). В най-дълбоката част на океана налягането достига 1000 атм (108 Ра). Много животни са в състояние да понасят резки колебания в налягането, особено ако нямат свободен въздух в тялото си. В противен случай може да се развие газова емболия. Високите налягания, характерни за големи дълбочини, като правило, инхибират жизнените процеси.

Почвата.

Почвата е слой от материя, който лежи върху скалите на земната кора. Руският учен - натуралист Василий Василиевич Докучаев през 1870 г. е първият, който разглежда почвата като динамична, а не инертна среда. Той доказа, че почвата непрекъснато се променя и развива, а в нейната активна зона протичат химични, физични и биологични процеси. Почвата се образува в резултат на сложно взаимодействие на климат, растения, животни и микроорганизми. Съставът на почвата включва четири основни структурни компонента: минерална основа (обикновено 50-60% от общия състав на почвата), органична материя (до 10%), въздух (15-25%) и вода (25-30%) ).

Минерален скелет на почвата - това е неорганичен компонент, който се е образувал от основната скала в резултат на нейното изветряне.

органична материя почвата се образува от разлагането на мъртвите организми, техните части и екскременти. Не напълно разложените органични остатъци се наричат ​​постеля, а крайният продукт от разлагането – аморфно вещество, в което вече не е възможно да се разпознае оригиналния материал – се нарича хумус. Благодарение на своите физични и химични свойства хумусът подобрява структурата на почвата и аерацията, както и повишава способността за задържане на вода и хранителни вещества.

Почвата е обитавана от много видове растителни и животински организми, които влияят на нейните физични и химични характеристики: бактерии, водорасли, гъби или протозои, членестоноги червеи. Биомасата им в различни почви е (kg/ha): бактерии 1000-7000, микроскопични гъби - 100-1000, водорасли 100-300, членестоноги - 1000, червеи 350-1000.

Основният топографски фактор е височината над морското равнище. С надморска височина средните температури намаляват, дневната температурна разлика се увеличава, количеството на валежите, скоростта на вятъра и интензитета на радиация се увеличават, атмосферното налягане и концентрациите на газ намаляват. Всички тези фактори влияят на растенията и животните, причинявайки вертикална зоналност.

планински вериги могат да служат като климатични бариери. Планините също така служат като бариери за разпространението и миграцията на организмите и могат да играят ролята на ограничаващ фактор в процесите на видообразуване.

Друг топографски фактор - изложение на наклон . В северното полукълбо склоновете с южно изложение получават повече слънчева светлина, така че интензитетът на светлината и температурата тук са по-високи, отколкото в дъното на долините и по склоновете на северното изложение. В южното полукълбо ситуацията е обратна.

Важен фактор за релефа също е стръмност на склона . Стръмните склонове се характеризират с бърз дренаж и ерозия на почвата, така че тук почвите са тънки и по-сухи.

За абиотичните условия са валидни всички разгледани закони за въздействието на факторите на околната среда върху живите организми. Познаването на тези закони ни позволява да отговорим на въпроса: защо различните региони на планетата са се образували различни екосистеми? Основната причина е особеността на абиотичните условия на всеки регион.

Биотични взаимоотношения и ролята на видовете в екосистемата

Ареалите на разпространение и броят на организмите на всеки вид са ограничени не само от условията на външната нежива среда, но и от отношенията им с организмите от други видове. Непосредствената среда на живот на организма е неговата биотична среда , факторите на тази среда се наричат биотичен . Представителите на всеки вид са в състояние да съществуват в среда, където връзките с други организми им осигуряват нормални условия за живот.

Помислете за характерните особености на отношенията от различен тип.

Състезание е най-всеобхватният тип взаимоотношения в природата, при които две популации или два индивида в борбата за условията, необходими за живот, си влияят взаимно. отрицателен .

Конкуренция може да бъде вътрешновидови и междувидови.

Вътревидовимежду индивиди от един и същи вид се води борба, между индивиди от различни видове се осъществява междувидова конкуренция. Конкурентното взаимодействие може да включва жизнено пространство, храна или хранителни вещества, светлина, подслон и много други жизненоважни фактори.

Междувидовиконкуренцията, независимо на какво се основава, може или да доведе до равновесие между два вида, или да замени популацията на един вид с популация на друг, или да накара един вид да измести другия на друго място или да го принуди да смени за използване на други ресурси. Определи това два еднакви по екологично отношение и нужди на вида не могат да съществуват едновременно на едно място и рано или късно единият конкурент измества другия. Това е така нареченият принцип на изключване или принципът на Гаузе.

Тъй като в структурата на екосистемата преобладават хранителните взаимодействия, най-характерната форма на взаимодействие между видовете в трофичните вериги е хищничество , при който индивид от един вид, наречен хищник, се храни с организми (или части от организми) от друг вид, наречен плячка, а хищникът живее отделно от плячката. В такива случаи се казва, че двата вида участват във връзка хищник-плячка.

Неутрализъм - това е вид връзка, при която нито една от популациите не оказва влияние върху другата: това не влияе върху растежа на популациите в равновесие и тяхната плътност. В действителност обаче е доста трудно чрез наблюдения и експерименти в природни условия да се установи, че два вида са абсолютно независими един от друг.

Обобщавайки разглеждането на формбиотичните взаимоотношения, можем да направим следните изводи:

1) отношенията между живите организми са един от основните регулатори на изобилието и пространственото разпределение на организмите в природата;

2) негативните взаимодействия между организмите се появяват в началните етапи на развитие на общността или в нарушени природни условия; при новосформирани или нови асоциации вероятността от поява на силни негативни взаимодействия е по-голяма, отколкото при старите асоциации;

3) в процеса на еволюция и развитие на екосистемите се наблюдава тенденция към намаляване ролята на отрицателните взаимодействия за сметка на положителните, които увеличават оцеляването на взаимодействащите видове.

Всички тези обстоятелства човек трябва да вземе предвид, когато предприема мерки за управление на екологични системи и отделни популации, за да ги използва в свои интереси, както и да предвиди косвените последици, които могат да настъпят в този случай.

4. Функциониране на екосистемите

Енергия в екосистемите.

Припомнете си, че екосистемата е съвкупност от живи организми, които непрекъснато обменят енергия, материя и информация помежду си и с околната среда. Помислете първо за процеса на обмен на енергия.

енергия се определя като способност за извършване на работа. Свойствата на енергията се описват от законите на термодинамиката.

Първи закон (началото) на термодинамиката или закон за запазване на енергията гласи, че енергията може да се променя от една форма в друга, но не изчезва и не се създава наново.

Втори закон (начало) на термодинамиката или закон ентропията гласи, че в затворена система ентропията може само да се увеличава. Прилага се към енергия в екосистемитеудобна е следната формулировка: процесите, свързани с преобразуването на енергията, могат да възникнат спонтанно само при условие, че енергията преминава от концентрирана форма в разсеяна, тоест се разгражда. ентропия . Колкото по-висок е редът на системата, толкова по-ниска е нейната ентропия.

По този начин всяка жива система, включително екосистема, поддържа жизнената си дейност поради, първо, наличието в околната среда на излишък от свободна енергия (енергията на Слънцето); второ, способността, поради подредбата на съставните й компоненти, да улавя и концентрира тази енергия и използвайки я, да я разсейва в околната среда.

По този начин, първо улавянето и след това концентрирането на енергията с прехода от едно трофично ниво към друго осигурява повишаване на подредеността, организацията на живата система, тоест намаляване на нейната ентропия.

Енергия и производителност на екосистемите

Така че животът в една екосистема се поддържа благодарение на непрестанното преминаване през живата материя на енергия, предавана от едно трофично ниво на друго; докато има постоянно преобразуване на енергията от една форма в друга. Освен това по време на трансформацията на енергията част от нея се губи под формата на топлина.

Тогава възниква въпросът: в какви количествени съотношения, пропорции трябва да бъдат помежду си членовете на общността от различни трофични нива в екосистемата, за да осигурят нуждата си от енергия?

Целият енергиен резерв е концентриран в масата на органичната материя - биомасата, поради което интензивността на образуване и разрушаване на органичната материя на всяко ниво се определя от преминаването на енергия през екосистемата (биомасата винаги може да бъде изразена в единици енергия).

Скоростта на образуване на органична материя се нарича продуктивност. Правете разлика между първична и вторична производителност.

Във всяка екосистема се образува и унищожава биомасата, като тези процеси се определят изцяло от живота на по-ниското трофично ниво – производителите. Всички други организми консумират само органичната материя, вече създадена от растенията и следователно общата продуктивност на екосистемата не зависи от тях.

Високи темпове на производство на биомаса се наблюдават в естествени и изкуствени екосистеми, където абиотичните фактори са благоприятни, и особено когато се доставя допълнителна енергия отвън, което намалява собствените разходи за поддържане на живота на системата. Тази допълнителна енергия може да дойде в различни форми: например в култивирано поле, под формата на енергия от изкопаеми горива и работа, извършена от човек или животно.

По този начин, за да осигурим енергия за всички индивиди от общността на живите организми в една екосистема, е необходимо определено количествено съотношение между производители, консуматори от различни порядки, хранители на детрит и разложители. Но за живота на всеки организъм, а оттам и на системата като цяло, само енергията не е достатъчна, те непременно трябва да получават различни минерални компоненти, микроелементи, органични вещества, необходими за изграждане на молекулите на живата материя.

Цикълът на елементите в екосистемата

Откъде в живата материя първоначално идват компонентите, необходими за изграждането на един организъм? Те се доставят в хранителната верига от едни и същи производители. Те извличат неорганични минерали и вода от почвата, CO2 от въздуха, а от образуваната при фотосинтезата глюкоза с помощта на биогени допълнително изграждат сложни органични молекули – въглехидрати, протеини, липиди, нуклеинови киселини, витамини и др.

За да са достъпни необходимите елементи за живите организми, те трябва да са на разположение през цялото време.

В тази връзка се осъществява законът за запазване на материята. Удобно е да го формулирате по следния начин: атомите в химичните реакции никога не изчезват, не се образуват и не се превръщат един в друг; те само се пренареждат, за да образуват различни молекули и съединения (едновременно усвояване или освобождаване на енергия). Поради това атомите могат да се използват в голямо разнообразие от съединения и техният запас никога не се изчерпва. Това се случва в естествените екосистеми под формата на цикли от елементи. В този случай се разграничават две циркулации: голяма (геоложка) и малка (биотична).

Водният цикъл е един от грандиозните процеси на повърхността на земното кълбо. Той играе основна роля в свързването на геоложките и биотичните цикли. В биосферата водата, непрекъснато преминавайки от едно състояние в друго, прави малки и големи цикли. Изпаряването на водата от повърхността на океана, кондензацията на водните пари в атмосферата и валежите на повърхността на океана образуват малък цикъл. Ако водната пара се пренася от въздушни течения към земя, цикълът става много по-сложен. В този случай част от валежите се изпарява и се връща обратно в атмосферата, другата част захранва реки и резервоари, но в крайна сметка се връща отново в океана с речен и подземен отток, като по този начин завършва голям цикъл. Важно свойство на водния цикъл е, че взаимодействайки с литосферата, атмосферата и живата материя, той свързва заедно всички части на хидросферата: океана, реките, почвената влага, подпочвените води и атмосферната влага. Водата е основен компонент на всички живи същества. Подземните води, прониквайки през тъканите на растението в процеса на транспирация, внасят минерални соли, необходими за жизнената дейност на самите растения.

Обобщавайки законите на функциониране на екосистемите, нека формулираме още веднъж основните им разпоредби:

1) естествените екосистеми съществуват за сметка на незамърсяваща безплатна слънчева енергия, чието количество е прекомерно и относително постоянно;

2) преносът на енергия и материя през общността от живи организми в екосистемата става по хранителната верига; всички видове живи същества в една екосистема се разделят според функциите, които изпълняват в тази верига на производители, консуматори, хранители на детрит и разложители – това е биотичната структура на общността; количественото съотношение на броя на живите организми между трофичните нива отразява трофичната структура на общността, която определя скоростта на преминаване на енергия и материя през общността, тоест продуктивността на екосистемата;

3) поради своята биотична структура природните екосистеми поддържат стабилно състояние за неопределено време, без да страдат от изчерпване на ресурсите и замърсяване от собствените си отпадъци; получаването на ресурси и премахването на отпадъците се случват в рамките на цикъла на всички елементи.

5. Влияние на човека върху екосистемата.

Въздействието на човек върху неговата природна среда може да се разглежда в различни аспекти, в зависимост от целта на изследване на този въпрос. От гледна точка екология Интерес представлява човешкото въздействие върху екологичните системи от гледна точка на съответствието или противоречието на човешките действия с обективните закони на функционирането на природните екосистеми. Въз основа на възгледа за биосферата като глобална екосистема, цялото разнообразие от човешки дейности в биосферата води до промени: състава на биосферата, циклите и баланса на съставните й вещества; енергиен баланс на биосферата; биота Посоката и степента на тези промени са такива, че самият човек им е дал името екологична криза. Съвременната екологична криза се характеризира със следните прояви:

Постепенна промяна в климата на планетата поради промени в баланса на газовете в атмосферата;

Общо и локално (над полюсите, отделни територии) разрушаване на биосферния озон;

Замърсяване на Световния океан с тежки метали, сложни органични съединения, нефтопродукти, радиоактивни вещества, насищане на водата с въглероден диоксид;

Разкъсване на естествените екологични връзки между океанските и сухоземните води в резултат на изграждането на язовири по реките, водещо до промяна на твърдия отток, пътищата за хвърляне на хайвера и др.;

Замърсяване на атмосферата с образуване на киселинни валежи, силно токсични вещества в резултат на химични и фотохимични реакции;

Замърсяване на сухоземните води, включително речните води, използвани за питейно водоснабдяване, със силно токсични вещества, включително диоксини, тежки метали, феноли;

Опустиняване на планетата;

Деградация на почвения слой, намаляване на площта на плодородна земя, подходяща за земеделие;

Радиоактивно замърсяване на определени територии във връзка с погребване на радиоактивни отпадъци, техногенни аварии и др.;

Натрупване върху земната повърхност на битови и промишлени отпадъци, по-специално на практически неразградими пластмаси;

Намаляване на площите от тропически и бореални гори, водещи до дисбаланс в газовата атмосфера, включително намаляване на концентрацията на кислород в атмосферата на планетата;

Замърсяване на подземното пространство, включително подземните води, което ги прави негодни за водоснабдяване и застрашава все още малко изучения живот в литосферата;

Масово и бързо, лавинообразно изчезване на видове жива материя;

Влошаване на жизнената среда в населените места, предимно урбанизирани;

Общо изчерпване и липса на природни ресурси за развитието на човечеството;

Промяна на размера, енергията и биогеохимичната роля на организмите, преоформяне на хранителните вериги, масово размножаване на определени видове организми;

Нарушаване на йерархията на екосистемите, увеличаване на системното еднообразие на планетата.

Заключение

Когато в средата на шейсетте години на ХХ век екологичните проблеми бяха в центъра на вниманието на световната общност, възниква въпросът: колко време остава на човечеството? Кога ще започне да жъне ползите от пренебрегването на околната среда? Учените са изчислили: след 30-35 години. Това време дойде. Свидетели сме на глобална екологична криза, провокирана от човешката дейност. В същото време последните тридесет години не са били напразни: създадена е по-солидна научна основа за разбиране на екологичните проблеми, сформирани са регулаторни органи на всички нива, организирани са множество обществени екологични групи, полезни закони и разпоредби. са приети и са постигнати някои международни споразумения.

Отстраняват се обаче последствията, а не причините, вниманието към собствената му популационна експлозия, изтривайки естествените екосистеми от лицето на земята.

Основният извод от материала, обсъден в урока, е съвсем ясен: системите, които противоречат на природните принципи и закони, са нестабилни . Опитите за запазването им стават все по-скъпи и сложни и така или иначе са обречени на провал.

За вземане на дългосрочни решения е необходимо да се обърне внимание на принципите, които определят устойчивото развитие, а именно:

стабилизиране на населението;

преход към по-енергийно и ресурсоспестяващ начин на живот;

разработване на екологично чисти енергийни източници;

създаване на нискоотпадни индустриални технологии;

рециклиране на отпадъци;

създаване на балансирано селскостопанско производство, което не изчерпва почвените и водните ресурси и не замърсява земята и храните;

опазване на биологичното разнообразие на планетата.

Библиография

1. НебелБ. Наука за околната среда: Как работи светът: В 2 тома - М .: Мир, 1993.

2. Одум Ю. Екология: В 2 тома - М .: Мир, 1986.

3. ReimersN. Е. Опазване на природата и околната среда на човека: Речник-справочник. - М.: Просвещение, 1992. - 320 с.

4. СтадницкиГ. В., Родионов A.I. Екология.

5. М.: По-високо. училище, 1988. - 272 с.

Основните характеристики на екосистемите са: размер, капацитет, стабилност, надеждност, самолечение, саморегулация и самопречистване.

Размер на екосистемата- това е пространство, в което е възможно да се осъществяват процесите на саморегулация и самолечение на всички компоненти и елементи, изграждащи екосистемата. Има микроекосистеми (например локва с нейните обитатели, мравуняк), мезоекосистеми (гора, река, езерце) и макроекосистеми (тундра, пустиня, океан).

Капацитет на екосистемата- това е максималната популация на един вид, която тази екосистема е в състояние да поддържа при определени условия на околната среда за дълго време. Например капацитетът на даден обект е броят на всички диви или домашни животни, които могат да живеят и се размножават на единица площ от обект за неопределено време.

Устойчивост на екосистемата- това е способността на една екосистема да поддържа своята структура и функционални характеристики под въздействието на външни и вътрешни фактори, т.е. способността му да реагира, пропорционална по големина на силата на удара. Естествените екосистеми са в състояние да издържат на различни увреждащи ефекти и при възстановяване на нормалните условия се връщат в състояние, близко до първоначалното. Плътността на един или друг вид намалява при неблагоприятни условия, но при оптимални условия се увеличава плодовитостта, скоростта на растеж и развитие и се възстановява плътността на вида. Като мярка за стабилност на екосистемите често се приема тяхното видово разнообразие. Сложните екосистеми са най-стабилни, в тях се формират сложни трофични взаимоотношения. Екосистемите с опростена структура са изключително нестабилни, в тях се наблюдават резки колебания в броя на отделните популации. Например сложните екосистеми на тропическите гори са изключително стабилни, докато в Арктика липсата на видове, които могат да заменят основните видове като храна, води до резки колебания в популациите.

Надеждност на екосистемата- това е способността на една екосистема да се самовъзстановява и саморегулира относително напълно (през последователния или еволюционния период на своето съществуване), т.е. да поддържа основните си параметри във времето и пространството. Важна характеристика на надеждността е запазването на структурата, функциите и посоката на развитие на екосистемата, без което тази екосистема се заменя с друга, с различна структура, функции, а понякога и посока на развитие. Най-простият механизъм за поддържане на екологичната надеждност на екосистемата е замяната на вид, който се е оттеглил по някаква причина, с друг, екологично близък. Ако в екосистемата няма такъв вид, тогава той се заменя с по-отдалечен.

Самолечение на естествените екосистеми- това е самостоятелно връщане на екосистемите в състояние на динамично равновесие, от което са изведени от влиянието на всякакви природни и антропогенни фактори.

Саморегулиране на природните екосистеми- това е способността на естествените екосистеми самостоятелно да възстановяват баланса на вътрешните свойства след всяко естествено или антропогенно въздействие, използвайки принципа на обратна връзка между неговите компоненти, т.е. една екосистема е в състояние да поддържа своята структура и функционира при определен диапазон от външни условия. Саморегулирането се проявява например във факта, че броят на индивидите от всеки вид, включени в екосистемата, се поддържа на определено, относително постоянно ниво. Самовъзстановяването и саморегулирането на природните екосистеми се основават по-специално на способността на екосистемите да се самопречистват.

Самопречистване на екосистемите- това е естественото унищожаване на замърсител в околната среда в резултат на протичащи в нея естествени физични, химични и биологични процеси.

1. Физическите фактори на самопречистването на водните обекти са разтварянето, смесването и утаяването на дъното на постъпващите замърсявания, както и въздействието на ултравиолетовото лъчение от Слънцето върху бактериите и вирусите. Под влияние на физически фактори в зони с умерен климат реката се изчиства вече след 200-300 km от мястото на замърсяване, а в Далечния север - след 2000 km.

2. Химичните фактори за самопречистване са окисляването на органични и неорганични вещества. За да се оцени химическото самопречистване на резервоар, индикатори като:

а) БПК - биологична потребност от кислород - е количеството кислород, което е необходимо за окисляването на всички органични вещества от бактерии и протозои (обикновено за 5 дни BITKs) в 1 литър замърсена вода;

б) ХПК - химическа потребност от кислород - количеството кислород (ml/l или g/l вода), необходимо за пълното окисление на замърсителите с помощта на химически реагенти (обикновено калиев бихромат).

3. Биологични фактори за самопречистване – това е почистването на водните обекти с помощта на водорасли, плесени и дрожди, стриди, амеби и други живи организми. Например, всеки мекотел филтрира повече от 30 литра вода на ден, пречиствайки я от всякакви примеси.

Естествените екосистеми функционират според три основни принципа:

Първият принцип на функциониране на природните екосистеми - получаването на ресурси и изхвърлянето на отпадъците се случва в рамките на цикъла на всички елементи (хармонизира със закона за запазване на масата). Цикълът на биогенните елементи, дължащ се на синтеза и разпадането на органичните вещества в екосистемата, който се основава на реакцията на фотосинтезата, се нарича биотичен цикъл на материята.В допълнение към биогенните елементи, най-важните минерални елементи за биотата и много различни съединения участват в биотичния цикъл. Следователно целият цикличен процес на химични трансформации, причинени от биотата, също се нарича биогеохимичен цикълсила на звука.

Екосистемата включва всички живи организми (растения, животни, гъби и микроорганизми), които в една или друга степен взаимодействат помежду си и тяхната нежива среда (климат, почва, слънчева светлина, въздух, атмосфера, вода и др.) . .

Екосистемата няма определен размер. Тя може да бъде голяма като пустиня или езеро, или малка като дърво или локва. Водата, температурата, растенията, животните, въздухът, светлината и почвата взаимодействат заедно.

Същността на екосистемата

В една екосистема всеки организъм има свое собствено място или роля.

Помислете за екосистемата на малко езеро. В него можете да намерите всякакви живи организми, от микроскопични до животни и растения. Те зависят от неща като вода, слънчева светлина, въздух и дори количеството хранителни вещества във водата. (Щракнете, за да научите повече за петте основни нужди на живите организми).

Диаграма на езерната екосистема

Всеки път, когато в екосистемата се въведе „външен човек“ (живо същество(я) или външен фактор като повишаване на температурата), могат да възникнат катастрофални последици. Това е така, защото новият организъм (или фактор) е способен да наруши естествения баланс на взаимодействие и да причини потенциална вреда или унищожение на неместната екосистема.

Като цяло биотичните членове на една екосистема, заедно с техните абиотични фактори, зависят един от друг. Това означава, че отсъствието на един член или един абиотичен фактор може да повлияе на цялата екологична система.

Ако няма достатъчно светлина и вода, или ако почвата е с ниско съдържание на хранителни вещества, растенията могат да загинат. Ако растенията умрат, животните, които зависят от тях, също са изложени на риск. Ако животните, които зависят от растенията, умрат, други животни, които зависят от тях, също ще умрат. Екосистемата в природата работи по същия начин. Всичките му части трябва да функционират заедно, за да поддържат баланс!

За съжаление, екосистемите могат да бъдат унищожени от природни бедствия като пожари, наводнения, урагани и вулканични изригвания. Човешката дейност също допринася за унищожаването на много екосистеми и.

Основни видове екосистеми

Екологичните системи имат неопределени измерения. Те могат да съществуват в малко пространство, например под камък, гниещ пън или в малко езеро, а също така заемат големи площи (като цялата тропическа гора). От техническа гледна точка нашата планета може да се нарече една огромна екосистема.

Диаграма на екосистема на малък гниещ пън

Видове екосистеми в зависимост от мащаба:

• микроекосистема- малка екосистема като езерце, локва, пън и др.
• мезоекосистема- екосистема, като гора или голямо езеро.
• Биома.Много голяма екосистема или колекция от екосистеми със сходни биотични и абиотични фактори, като например цяла дъждовна гора с милиони животни и дървета и много различни водни тела.

Границите на екосистемата не са маркирани с ясни линии. Те често са разделени от географски бариери като пустини, планини, океани, езера и реки. Тъй като границите не са строго фиксирани, екосистемите са склонни да се сливат една с друга. Ето защо едно езеро може да има много по-малки екосистеми със свои собствени уникални характеристики. Учените наричат ​​това смесване "Екотон".

Видове екосистеми по вид на явление:

В допълнение към горните типове екосистеми има и разделение на естествени и изкуствени екологични системи. Естествена екосистема се създава от природата (гора, езеро, степ и др.), а изкуствена е създадена от човека (градина, градински парцел, парк, поле и др.).

Типове екосистеми

Има два основни типа екосистеми: водни и сухоземни. Всяка друга екосистема в света попада в една от тези две категории.

Наземни екосистеми

Наземните екосистеми могат да бъдат намерени навсякъде по света и се подразделят на:

горски екосистеми

Това са екосистеми, които имат изобилие от растителност или голям брой организми, живеещи в сравнително малко пространство. По този начин плътността на живите организми в горските екосистеми е доста висока. Малка промяна в тази екосистема може да повлияе на целия й баланс. Също така в такива екосистеми можете да намерите огромен брой представители на фауната. Освен това горските екосистеми се разделят на:

• Тропически вечнозелени гори или тропически дъждовни гори:получавайки средни валежи от повече от 2000 mm годишно. Характеризират се с гъста растителност, доминирана от високи дървета, разположени на различни височини. Тези територии са убежище за различни видове животни.
• Тропически широколистни гори:Наред с огромното разнообразие от дървесни видове тук се срещат и храсти. Този тип гора се среща в доста части на света и е дом на голямо разнообразие от флора и фауна.
• : Имат доста дървета. В него преобладават вечнозелени дървета, които обновяват листата си през цялата година.
• Широколистни гори:Те се намират във влажни умерени райони, които имат достатъчно валежи. През зимните месеци дърветата хвърлят листата си.
• : Разположена директно отпред, тайгата се определя от вечнозелени иглолистни дървета, минусови температури за шест месеца и кисели почви. През топлия сезон можете да срещнете голям брой прелетни птици, насекоми и.

пустинна екосистема

Пустинните екосистеми са разположени в пустинни райони и получават по-малко от 250 мм валежи годишно. Те заемат около 17% от цялата земна маса. Поради изключително високата температура на въздуха, лошия достъп и интензивната слънчева светлина, и не толкова богата, колкото в други екосистеми.

пасищна екосистема

Пасищата са разположени в тропическите и умерените райони на света. Площта на поляната се състои основно от треви, с малък брой дървета и храсти. Ливадите са обитавани от тревопасни, насекомоядни и тревопасни животни. Има два основни типа ливадни екосистеми:

• : Тропически пасища, които имат сух сезон и се характеризират с единично растящи дървета. Те осигуряват храна на голям брой тревопасни животни, а също така са ловно поле за много хищници.
• Прерии (умерени пасища):Това е зона с умерена тревна покривка, напълно лишена от големи храсти и дървета. В прериите се срещат трева и висока трева, наблюдават се и сухи климатични условия.
• степни ливади:Територии на сухи пасища, които се намират в близост до полусухи пустини. Растителността на тези пасища е по-къса, отколкото в саваните и прериите. Дърветата са рядкост и обикновено се намират по бреговете на реки и потоци.

планински екосистеми

Планинските райони осигуряват разнообразна гама от местообитания, където могат да се намерят голям брой животни и растения. На надморска височина обикновено преобладават суровите климатични условия, при които само алпийските растения могат да оцелеят. Животните, които живеят високо в планините, имат дебели кожени палта, които ги предпазват от студа. По-ниските склонове обикновено са покрити с иглолистни гори.

Водни екосистеми

Водна екосистема - екосистема, разположена във водна среда (например реки, езера, морета и океани). Тя включва водна флора, фауна и водни свойства и е разделена на два типа: морски и сладководни екологични системи.

морски екосистеми

Те са най-големите екосистеми, които покриват около 71% от земната повърхност и съдържат 97% от водата на планетата. Морската вода съдържа голямо количество разтворени минерали и соли. Морската екологична система се разделя на:

• Океански (относително плитка част от океана, която се намира на континенталния шелф);
• Профундална зона (дълбока водна зона, непроникнала от слънчева светлина);
• Бентална област (област, обитавана от бентосни организми);
• приливна зона (място между отливи и отливи);
• Естуари;
• Коралови рифове;
• Солени блата;
• Хидротермални отвори, където хемосинтетични хранилки.

В морските екосистеми живеят много видове организми, а именно: кафяви водорасли, корали, главоноги, бодлокожи, динофлагелати, акули и др.

Сладководни екосистеми

За разлика от морските екосистеми, сладководни екосистеми покриват само 0,8% от земната повърхност и съдържат 0,009% от общото водно снабдяване в света. Има три основни типа сладководни екосистеми:

• Застояли: води, където няма течение, като басейни, езера или езера.
• Течащи: Бързо движещи се води като потоци и реки.
• Влажни зони: места, където почвата е постоянно или периодично наводнена.

Сладководни екосистеми са дом на влечуги, земноводни и около 41% от световните видове риби. Бързо движещите се води обикновено съдържат по-висока концентрация на разтворен кислород, като по този начин поддържат повече биоразнообразие, отколкото застояли езера или езера.

Структура, компоненти и фактори на екосистемата

Екосистемата се определя като естествена функционална екологична единица, състояща се от живи организми (биоценоза) и тяхната нежива среда (абиотична или физико-химична), които взаимодействат помежду си и създават стабилна система. Езерце, езеро, пустиня, пасище, ​​ливада, гора и др. са често срещани примери за екосистеми.

Всяка екосистема се състои от абиотични и биотични компоненти:

Структура на екосистемата

Абиотични компоненти

Абиотичните компоненти са несвързани фактори на живота или физическата среда, които влияят върху структурата, разпределението, поведението и взаимодействието на живите организми.

Абиотичните компоненти са представени главно от два вида:

• климатични факторикоито включват дъжд, температура, светлина, вятър, влажност и др.
• Едафични фактори, включително киселинност на почвата, топография, минерализация и др.

Значението на абиотичните компоненти

Атмосферата осигурява на живите организми въглероден диоксид (за фотосинтеза) и кислород (за дишане). Процесите на изпарение, транспирация и протичат между атмосферата и повърхността на Земята.

Слънчевата радиация загрява атмосферата и изпарява водата. Светлината също е от съществено значение за фотосинтезата. осигурява на растенията енергия за растеж и метаболизъм, както и органични продукти за хранене на други форми на живот.

Повечето жива тъкан се състои от висок процент вода, до 90% или повече. Малко клетки са в състояние да оцелеят, ако съдържанието на вода падне под 10%, и повечето от тях умират, когато съдържанието на вода е по-малко от 30-50%.

Водата е средата, през която минералните хранителни продукти влизат в растенията. Също така е от съществено значение за фотосинтезата. Растенията и животните получават вода от земната повърхност и почвата. Основният източник на вода са атмосферните валежи.

Биотични компоненти

Живите същества, включително растения, животни и микроорганизми (бактерии и гъби), присъстващи в екосистемата, са биотични компоненти.

Въз основа на тяхната роля в екологичната система, биотичните компоненти могат да бъдат разделени на три основни групи:

• Производителипроизвеждат органични вещества от неорганични вещества, използвайки слънчева енергия;
• Потребителихранят се с готови органични вещества, произведени от производители (тревопасни животни, хищници и др.);
• Редуктори.Бактерии и гъбички, които унищожават мъртвите органични съединения на производители (растения) и консуматори (животни) за хранене и отделят в околната среда прости вещества (неорганични и органични), образувани като странични продукти от техния метаболизъм.

Тези прости вещества се произвеждат повторно в резултат на цикличен обмен на вещества между биотичната общност и абиотичната среда на екосистемата.

Екосистемни нива

За да разберете слоевете на една екосистема, разгледайте следната фигура:

Диаграма на нивата на екосистемата

Индивидуален

Индивидът е всяко живо същество или организъм. Индивидите не се размножават с индивиди от други групи. Животните, за разлика от растенията, обикновено се включват в това понятие, тъй като някои представители на флората могат да се кръстосват с други видове.

На диаграмата по-горе можете да видите, че златната рибка взаимодейства с околната среда и ще се размножава изключително с членове на собствения си вид.

население

Популацията е група от индивиди от даден вид, които живеят в определен географски район в даден момент. (Пример е златната рибка и представители на нейния вид). Имайте предвид, че популацията включва индивиди от един и същи вид, които могат да имат различни генетични различия като цвят на козината/очите/кожата и размера на тялото.

общност

Обществото включва всички живи организми в определен район, в даден момент. Може да съдържа популации от живи организми от различни видове. В диаграмата по-горе забележете как златни рибки, сьомга, раци и медузи съжителстват в определена среда. Голяма общност обикновено включва биоразнообразие.

Екосистема

Екосистемата включва общности от живи организми, взаимодействащи с околната среда. На това ниво живите организми зависят от други абиотични фактори като скали, вода, въздух и температура.

Биома

Казано по-просто, това е съвкупност от екосистеми, които имат сходни характеристики със своите абиотични фактори, адаптирани към околната среда.

Биосфера

Когато разглеждаме различни биоми, всеки от които преминава в друг, се формира огромна общност от хора, животни и растения, живеещи в определени местообитания. е съвкупността от всички екосистеми, присъстващи на Земята.

Хранителна верига и енергия в една екосистема

Всички живи същества трябва да се хранят, за да получат енергията, от която се нуждаят, за да растат, да се движат и да се възпроизвеждат. Но с какво се хранят тези живи организми? Растенията получават енергията си от слънцето, някои животни ядат растения, а други ядат животни. Това съотношение на хранене в една екосистема се нарича хранителна верига. Хранителните вериги обикновено представляват последователността на това кой с кого се храни в биологичната общност.

Следват някои от живите организми, които могат да се поберат в хранителната верига:

диаграма на хранителната верига

Хранителната верига не е същата като. Трофичната мрежа е комбинация от много хранителни вериги и е сложна структура.

Пренос на енергия

Енергията се пренася по хранителните вериги от едно ниво на друго. Част от енергията се използва за растеж, размножаване, движение и други нужди и не е налична за следващото ниво.

По-късите хранителни вериги съхраняват повече енергия от дългите. Изразходваната енергия се абсорбира от околната среда.