Kapacita ekosystému. Cheat sheet: Ekosystém a jeho vlastnosti

Ekologie uvažuje interakce mezi živými organismy a neživou přírodou. Tato interakce za prvé probíhá v rámci určitého systému (ekologického systému, ekosystému) a za druhé není chaotická, ale určitým způsobem organizovaná, podléhající zákonům. Ekosystém je soubor producentů, konzumentů a podavačů detritu, kteří interagují mezi sebou a se svým prostředím prostřednictvím výměny hmoty, energie a informací takovým způsobem, že tento jediný systém zůstává stabilní po dlouhou dobu. Přírodní ekosystém se tedy vyznačuje třemi rysy:

• 1) ekosystém je nutně kombinací živých a neživých složek
• 2) v rámci ekosystému probíhá úplný cyklus, počínaje tvorbou organické hmoty a končící jejím rozkladem na anorganické složky;
• 3) ekosystém zůstává po určitou dobu stabilní, což je zajištěno určitou strukturou biotických a abiotických složek.

Příklady přírodních ekosystémů jsou jezero, les, poušť, tundra, země, oceán, biosféra. Jak je vidět z příkladů, jednodušší ekosystémy jsou zahrnuty do složitějších. Zároveň je realizována hierarchie organizace systémů, v tomto případě ekologických. Tedy zařízení přírody je třeba považovat za systém, skládající se z vnořených ekosystémů, z nichž nejvyšší je unikátní globální ekosystém – biosféra. V jeho rámci dochází k výměně energie a hmoty mezi všemi živými i neživými složkami v planetárním měřítku. Katastrofou, která ohrožuje celé lidstvo, je to, že jeden ze znaků, že ekosystém měl být narušen, byl narušen: biosféra jako ekosystém byla lidskou činností vyvedena ze stavu stability. Pro svůj rozsah a rozmanitost vzájemných vztahů by z toho neměl zahynout, přejde do nového stabilního stavu a změní svou strukturu především neživou a poté nevyhnutelně i živou. Člověk jako biologický druh má nejmenší šanci přizpůsobit se novým rychle se měnícím vnějším podmínkám a pravděpodobně zmizí jako první. Poučným a názorným příkladem toho je příběh o Velikonočním ostrově. Na jednom z polynéských ostrovů, zvaném Velikonoční ostrov, v důsledku složitých migračních procesů v 7. století vznikla uzavřená civilizace izolovaná od celého světa. V příznivém subtropickém klimatu dosáhl za stovky let existence určitých vývojových výšin, vytvořil původní kulturu a písmo, které dodnes nelze rozluštit. A v 17. století beze stopy zanikla, nejprve zničila flóru a faunu ostrova a poté sama sebe v progresivním surovství a kanibalismu. Poslední ostrované už neměli vůli a materiál na stavbu záchranných „Noemových archů“ – člunů či vorů. Na památku zmizelá komunita zanechala polopouštní ostrov s obřími kamennými postavami - svědky její někdejší síly. Ekosystém je tedy nejdůležitější strukturní jednotkou struktury okolního světa. Jak je vidět, základ ekosystémů tvoří živá hmota, charakterizovaná biotickou strukturou, a biotop určený kombinací faktorů prostředí.

Ekosystém, nebo ekologický systém(ze starořeckého οἶκος - obydlí, bydliště a σύστημα - systém) - biologický systém sestávající ze společenství živých organismů ( biocenóza), jejich stanoviště ( biotop), systém spojení, který mezi nimi vyměňuje hmotu a energii.

Vědci rozlišují ekosystémy na mikroekosystémy (například strom), mezoekosystémy (les, rybník) a makroekosystémy (oceán, kontinent). Biosféra se stala globálním ekosystémem.

Existují vlastnosti-vlastnosti, které umožňují definovat pojem ekosystém, který působí jako objekt právní regulace. Tyto zahrnují:

1. Uzavření ekosystému. Jeho nezávislé fungování. Můžeme říci, že např. kapka vody, les, moře atp. jsou ekosystémy, protože každý z těchto objektů má svůj vlastní stabilní systém organismů (nálevníci v kapce, ryby v moři atd.). Uzavřenost ekologických systémů zavazuje všechny uživatele přírodních zdrojů brát v úvahu environmentální důsledky svého jednání, i když nedochází k viditelným projevům vlivu na přírodu. Položení silnice na otevřeném prostranství tedy na první pohled neovlivňuje životní prostředí. Za určitých podmínek se však silnice může stát zdrojem ekologické katastrofy, například pokud je položena bez zohlednění toku povodňových vod, které se hromadí a mohou zničit půdní kryt.

2. Propojení ekosystémů. Tato vlastnost vyžaduje integrovaný přístup k využívání přírodních objektů, kterému se v praxi říká krajina. Například při vydělování pozemků na ornou půdu nebo provádění meliorací je nutné zohlednit migrační trasy zástupců volně žijící fauny, jednotlivé křoviny, bažiny, porosty apod. udržovat v neporušeném stavu, tzn. narušovat krajinu, která se v oblasti vyvinula. Krajinářský přístup umožňuje zajistit obecnou ekologickou prioritu v hospodaření v přírodě, podle níž musí všechny druhy využití přírodních objektů podléhat požadavkům ekologické pohody přírodního prostředí.

3. Bioproduktivita. Tato vlastnost přispívá k sebereprodukci ekosystému, výkonu určité funkce, která v důsledku určuje různé právní postavení přírodního objektu. Pozemky se zvýšenou úrodností by tedy měly být přiděleny pro potřeby zemědělství a pro jiné účely - neproduktivní. K produktivitě se přihlíží i při stanovení poplatku za užívání přírodniny, při zdanění, při náhradě škody nebo vzniku pojistné události.

Příklad ekosystému - jezírko s rostlinami v něm žijícími, rybami, bezobratlími, mikroorganismy tvořícími živou složku systému, biocenóza. Rybník jako ekosystém charakterizují dnové sedimenty určitého složení, chemického složení (iontové složení, koncentrace rozpuštěných plynů) a fyzikálních parametrů (průhlednost vody, trend ročních teplotních změn), ale i určité ukazatele biologické produktivity, trofický stav nádrže a specifické podmínky této nádrže.

Další příklad ekologického systému - listnatý les ve středním Rusku s určitým složením lesní podestýlky, půdou charakteristickou pro tento typ lesa a stabilním rostlinným společenstvím a v důsledku toho s přísně definovanými ukazateli mikroklimatu (teplota, vlhkost, světlo) a komplexem zvířat organismy odpovídající takovým podmínkám prostředí.

Důležitým aspektem, který umožňuje určit typy a hranice ekosystémů, je trofická struktura společenstva a poměr producentů biomasy, jejích konzumentů a organismů ničících biomasu, dále ukazatele produktivity a metabolismu hmoty a energie. .

Ekosystém je složitý, samoorganizující se, samoregulující a samostatně se rozvíjející systém. Hlavní charakteristikou ekosystému je přítomnost relativně uzavřeného, ​​stabilního v prostoru a čase toky hmoty a energie mezi biotickou a abiotickou částí ekosystému. Z toho vyplývá, že ne každý biologický systém lze nazvat ekosystémem, například akvárium nebo shnilý pařez nikoli.

Takové systémy by se měly nazývat společenství nižší úrovně neboli mikrokosmy. Někdy se pro ně používá pojem facie (například v geoekologii), který však takové systémy, zejména umělého původu, není schopen plně popsat.

Ekosystém je otevřený systém a je charakterizován vstupními a výstupními toky hmoty a energie. Základem existence téměř každého ekosystému je energetický tok slunečního záření, který je důsledkem termonukleární reakce Slunce, ať už v přímé (fotosyntéza) nebo nepřímé (rozklad organické hmoty) formě. Výjimkou jsou hlubinné ekosystémy ("černí" a "bílí" kuřáci), jejichž zdrojem energie je vnitřní teplo země a energie chemických reakcí.

V souladu s definicemi není rozdíl mezi pojmy „ekosystém“ a „biogeocenóza“, biogeocenózu lze považovat za úplné synonymum pro pojem ekosystém. Existuje však rozšířený názor, že biogeocenóza může sloužit jako analog ekosystému na velmi počáteční úrovni, protože termín „biogeocenóza“ klade větší důraz na spojení biocenózy s konkrétní oblastí půdy nebo vodní prostředí, zatímco ekosystém zahrnuje jakoukoli abstraktní oblast. Biogeocenózy jsou proto obvykle považovány za zvláštní případ ekosystému.

Ekosystém lze rozdělit na dvě složky – biotickou a abiotickou. Biotické se dělí na autotrofní (organismy, které přijímají primární energii pro existenci z foto- a chemosyntézy nebo producentů) a heterotrofní (organismy přijímající energii z procesů oxidace organické hmoty - konzumenti a rozkladači) složky tvořící trofickou strukturu ekosystému. .

Jediným zdrojem energie pro existenci ekosystému a udržování různých procesů v něm jsou producenti, kteří absorbují energii slunce (teplo, chemické vazby) s účinností 0,1 - 1 %, zřídka 3 - 4,5 % počáteční částka. Autotrofy představují první trofickou úroveň ekosystému. Následné trofické úrovně ekosystému se tvoří díky konzumentům (2., 3., 4. a další úrovně) a jsou uzavřeny rozkladači přeměňujícími neživou organickou hmotu na minerální formu (abiotickou složku), kterou může asimilovat autotrofní prvek.

Obvykle koncept ekotop byl definován jako stanoviště organismů charakterizované určitou kombinací podmínek prostředí: půdy, půdy, mikroklima atd. Tento pojem je však v tomto případě vlastně téměř totožný s pojmem klimatop.

Například láva proudící do oceánu na ostrově Havaj tvoří nový pobřežní ekotop.

V současnosti je ekotopem na rozdíl od biotopu chápáno určité území nebo vodní plocha s celým souborem a charakteristikami půd, půd, mikroklimatu a dalších faktorů v organismy nezměněné podobě. Příklady ekotopu jsou aluviální půdy, nově vzniklé vulkanické nebo korálové ostrovy, uměle vytvořené lomy a další nově vytvořená území. V tomto případě klimatop je součástí ekotopu.

Biotop- biotou přetvořený ekotop nebo přesněji řečeno kus území homogenní z hlediska životních podmínek pro určité druhy rostlin či živočichů nebo pro vznik určité biocenózy.

Téma 1.2.: Ekosystém a jeho vlastnosti

1. Ekosystém - základní pojem ekologie …………………………………………………4

2. Biotická struktura ekosystémů………………………………………………………………5.

3. Faktory prostředí ………………………………………………………………………….6

4. Fungování ekosystémů………………………………………………………………..12

5. Vliv člověka na ekosystém………………………………………………...14

Závěr……………………………………………………………………………………………….16

Seznam referencí……………………………………………………………………………………….17

Úvod

Slovo "ekologie" Skládá se ze dvou řeckých slov: "oicos", což znamená dům, obydlí, a "logos" - věda a doslovně se překládá jako věda o domě, lokalitě. Poprvé tento termín použil německý zoolog Ernst Haeckel v roce 1886, když definoval ekologii jako vědní obor, který studuje ekonomiku přírody – studium obecného vztahu zvířat k živé i neživé přírodě, včetně všech přátelské i nepřátelské vztahy, se kterými zvířata a rostliny přímo či nepřímo přicházejí do styku. Toto chápání ekologie se stalo všeobecně uznávaným a dnes klasickým Ekologie je věda o studiu vztahu živých organismů k jejich prostředí.

Živá hmota je tak rozmanitá, že je studována na různých úrovních organizace a z různých úhlů pohledu.

Existují následující úrovně organizace biosystémů (viz aplikace (obr. 1)).

Úrovně organismů, populací a ekosystémů jsou oblastí zájmu klasické ekologie.

V závislosti na předmětu studia a úhlu pohledu, ze kterého je studován, se v ekologii vytvořily samostatné vědecké směry.

Podle rozměry předmětů Studium ekologie se dělí na autekologii (organismus a jeho prostředí), populační ekologii (populaci a její prostředí), synekologii (společenstva a jejich prostředí), biogeocytologii (nauku o ekosystémech) a globální ekologii (nauku o Zemi biosféra).

Záleží na předmět studia ekologie se dělí na ekologii mikroorganismů, hub, rostlin, zvířat, člověka, agroekologii, průmyslovou (strojírenství), ekologii člověka atd.

Podle komponenty prostředí rozlišovat mezi ekologií země, sladké vody, moře, pouští, vysočiny a dalších environmentálních a geografických prostorů.

Ekologie často zahrnuje velké množství příbuzných oborů znalostí, především z oblasti ochrany životního prostředí.

V tomto příspěvku jsou nejprve zvažovány základy obecné ekologie, tj. klasické zákony interakce živých organismů s prostředím.

1. Ekosystém - základní pojem ekologie

Ekologie uvažuje o interakci živých organismů a neživé přírody. Tato interakce za prvé probíhá v rámci určitého systému (ekologického systému, ekosystému) a za druhé není chaotická, ale určitým způsobem organizovaná, podléhající zákonům.

ekosystému Nazývá se soubor producentů, spotřebitelů a podavačů detritu, kteří interagují mezi sebou a se svým prostředím prostřednictvím výměny hmoty, energie a informací takovým způsobem, že tento jediný systém zůstává stabilní po dlouhou dobu.

Přírodní ekosystém se tedy vyznačuje třemi rysy:

1) ekosystém je nutně kombinací živých a neživých složek ((viz příloha (obr. 2));

2) v rámci ekosystému probíhá úplný cyklus, počínaje tvorbou organické hmoty a končící jejím rozkladem na anorganické složky;

3) ekosystém zůstává po určitou dobu stabilní, což je zajištěno určitou strukturou biotických a abiotických složek.

Příklady přírodních ekosystémů jsou jezero, les, poušť, tundra, země, oceán, biosféra.

Jak je vidět z příkladů, jednodušší ekosystémy jsou zahrnuty do složitějších. Zároveň je realizována hierarchie organizačních systémů, v tomto případě ekologických.

Strukturu přírody je tedy třeba považovat za systémový celek, skládající se z vnořených ekosystémů, z nichž nejvyšší je unikátní globální ekosystém – biosféra. V jeho rámci dochází k výměně energie a hmoty mezi všemi živými i neživými složkami v planetárním měřítku. Katastrofa, která ohrožuje celé lidstvo, spočívá v tom, že byl narušen jeden ze znaků, že ekosystém měl být narušen: biosféra jako ekosystém byla lidskou činností vyvedena ze stavu stability. Pro svůj rozsah a rozmanitost vzájemných vztahů by z toho neměl zahynout, přejde do nového stabilního stavu, přičemž změní svou strukturu, nejprve neživou, a pak nevyhnutelně živou. Člověk jako biologický druh má oproti ostatním menší šanci přizpůsobit se novým rychle se měnícím vnějším podmínkám a s největší pravděpodobností zmizí jako první. Poučným a názorným příkladem toho je historie Velikonočního ostrova.

Na jednom z polynéských ostrovů, zvaném Velikonoční ostrov, v důsledku složitých migračních procesů v 7. století vznikla uzavřená civilizace izolovaná od celého světa. V příznivém subtropickém klimatu dosáhl za stovky let existence určitých vývojových výšin, vytvořil původní kulturu a písmo, které dodnes nelze rozluštit. A v 17. století beze stopy zanikla, nejprve zničila flóru a faunu ostrova a poté sama sebe v progresivním surovství a kanibalismu. Posledním ostrovanům nezbyla vůle a materiál na stavbu spásných „no-arch“ – lodí či vorů. Na památku zmizelá komunita zanechala polopouštní ostrov s obřími kamennými postavami - svědky její někdejší síly.

Ekosystém je tedy nejdůležitější strukturní jednotkou struktury okolního světa. Jak je patrné z Obr. 1 (viz Příloha), základem ekosystémů je živá hmota, charakter biotické struktura a stanoviště, určené totalitou environmentální faktory . Zvažme je podrobněji.

2. Biotická stavba ekosystémů

Ekosystém je založen na jednotě živé a neživé hmoty. Podstata této jednoty je znázorněna následovně. Z prvků neživé přírody, především molekul CO2 a H2O, se vlivem sluneční energie syntetizují organické látky tvořící veškerý život na planetě. Proces tvorby organické hmoty v přírodě probíhá současně s procesem opačným – spotřebou a rozkladem této látky opět na původní anorganické sloučeniny. Všechny tyto procesy se odehrávají v ekosystémech různých úrovní hierarchie. Aby byly tyto procesy v rovnováze, příroda vypracovala určité struktura živé hmoty systému .

Hnací silou v jakémkoli hmotném systému je energie. Do ekosystémů se dostává především ze Slunce. Rostliny díky v nich obsaženému pigmentu chlorofylu zachycují energii slunečního záření a využívají ji k syntéze základu jakékoli organické látky - glukózy C6H12O6.

Kinetická energie slunečního záření se tak přemění na potenciální energii uloženou v glukóze. Z glukózy spolu s minerálními živinami získanými z půdy - živin - tvoří se všechny tkáně rostlinného světa - bílkoviny, sacharidy, tuky, lipidy, DNA, RNA, tedy organická hmota planety.

Kromě rostlin mohou organické látky produkovat i některé bakterie. Vytvářejí svá pletiva a ukládají v nich, stejně jako rostliny, potenciální energii z oxidu uhličitého bez účasti sluneční energie. Místo toho využívají energii, která vzniká oxidací anorganických sloučenin, jako je čpavek, železo a zejména síra (v hlubokých oceánských pánvích, kam sluneční světlo nepronikne, ale kde se hojně hromadí sirovodík, byly nalezeny unikátní ekosystémy ). Jedná se o tzv. energii chemické syntézy, proto se nazývají organismy chemosyntetika .

Ichemosyntetické rostliny tedy vytvářejí organickou hmotu z anorganických složek pomocí energie prostředí. Se nazývají výrobci nebo autotrofy .Uvolnění potenciální energie uložené producenty zajišťuje existenci všech ostatních druhů života na planetě. Nazývají se druhy, které spotřebovávají organickou hmotu vytvořenou producenty jako zdroj hmoty a energie pro svou životní činnost spotřebitelů nebo heterotrofy .

Spotřebiteli jsou nejrůznější organismy (od mikroorganismů po modré velryby): prvoci, hmyz, plazi, ryby, ptáci a konečně savci včetně lidí.

Spotřebitelé se zase dělí do řady podskupin podle rozdílů ve zdrojích potravy.

Zvířata, která se živí přímo producenty, se nazývají primární spotřebitelé nebo spotřebitelé prvního řádu. Samy jsou konzumovány sekundárními konzumenty, např. králík pojídající mrkev je konzumentem prvního řádu, Alenka lovící králíka je konzumentem druhého řádu. Některé typy živých organismů odpovídají několika takovým úrovním. Například, když člověk jí zeleninu – je konzumentem prvního řádu, hovězí – konzumentem druhého řádu a konzumací dravých ryb se chová jako konzument třetího řádu.

Primární spotřebitelé, kteří se živí pouze rostlinami, se nazývají býložravý nebo fytofágy .Spotřebitelé druhého a vyšších řádů - masožravci . Druhy, které jedí rostliny i zvířata, jsou všežravci, jako jsou lidé.

Mrtvé zbytky rostlin a živočichů, jako jsou spadané listí, mrtvá těla zvířat, produkty vylučovacího systému, se nazývají detritus. Je to organické! Existuje mnoho organismů, které se specializují na krmení detritem. Jmenují se detritivorů .Jako příklad mohou posloužit supi, šakali, červi, raci, termiti, mravenci atd. Stejně jako v případě běžných konzumentů existují primární podavače suti, které se živí přímo sutí, sekundární atd.

Konečně značná část detritu v ekosystému, zejména spadané listí, mrtvé dřevo, ve své původní podobě zvířata nežerou, ale hnijí a rozkládají se v procesu krmení houbami a bakteriemi.

Vzhledem k tomu, že role hub a bakterií je tak specifická, jsou obvykle rozlišovány do zvláštní skupiny detritofágů a jsou tzv. rozkladače . Reduktory slouží jako pořádky na Zemi a uzavírají biogeochemický koloběh látek, rozkládají organickou hmotu na její původní anorganické složky – oxid uhličitý a vodu.

Tedy i přes rozmanitost ekosystémů mají všechny strukturální podobnost. V každé z nich lze rozlišit fotosyntetické rostliny - producenty, různé úrovně konzumentů, podavače detritu a rozkladače. tvoří biotická struktura ekosystémů .

3. Faktory prostředí

Neživá a živá příroda obklopující rostliny, zvířata a lidi se nazývá místo výskytu .Mnoho jednotlivých složek životního prostředí, které ovlivňují organismy, se nazývá environmentální faktory.

Podle povahy původu se rozlišují faktory abiotické, biotické a antropogenní. Abiotické faktory - Jde o vlastnosti neživé přírody, které přímo či nepřímo ovlivňují živé organismy.

Biotické faktory - to vše jsou formy vzájemného ovlivňování živých organismů.

Dříve byl vliv člověka na živé organismy označován také jako biotické faktory, ale nyní se rozlišuje zvláštní kategorie faktorů generovaných člověkem. Antropogenní faktory - to vše jsou formy činnosti lidské společnosti, které vedou ke změně přírody jako biotopu a jiných druhů a přímo ovlivňují jejich životy.

Každý živý organismus je tedy ovlivňován neživou přírodou, organismy jiných druhů včetně člověka a následně ovlivňuje každou z těchto složek.

Zákony vlivu faktorů prostředí na živé organismy

Navzdory rozmanitosti faktorů prostředí a různé povaze jejich původu existují některá obecná pravidla a vzorce jejich vlivu na živé organismy.

Pro život organismů je nutná určitá kombinace podmínek. Pokud jsou všechny podmínky prostředí příznivé, s výjimkou jedné, pak se právě tento stav stává pro život daného organismu rozhodující. Omezuje (omezuje) vývoj organismu, proto je tzv omezující faktor .Zpočátku se zjistilo, že vývoj živých organismů je omezen nedostatkem jakékoli složky, například minerálních solí, vlhkosti, světla atd. Německý organický chemik Eustace Liebig v polovině 19. století jako první experimentálně dokázal, že růst rostlin závisí na prvku výživy, který je přítomen v relativně minimálním množství. Tento jev nazval zákonem minima; na počest autora se nazývá také Liebigův zákon.

V moderní formulaci zákon minima zní takto: Odolnost organismu je dána nejslabším článkem řetězu jeho ekologických potřeb. Jak se však později ukázalo, nejen nedostatek, ale i nadbytek faktoru může být limitující například úhyn úrody deštěm, přesycení půdy hnojivy atd. Koncept, že spolu s minimem může být omezujícím faktorem i maximum, zavedl 70 let po Liebigovi americký zoolog W. Shelford, který formuloval zákon tolerance. Podle zákon tolerance, limitujícím faktorem pro prosperitu populace (organismu) může být jak minimum, tak maximum vlivu prostředí a rozmezí mezi nimi určuje míru odolnosti (mez tolerance) nebo ekologickou valenci organismu. k tomuto faktoru ((viz příloha obr. 3).

Příznivý rozsah faktoru prostředí se nazývá optimální zóna (běžná činnost). Čím výraznější je odchylka účinku faktoru od optima, tím více tento faktor inhibuje vitální aktivitu populace. Tento rozsah se nazývá zóna útlaku . Maximální a minimální tolerované hodnoty faktoru jsou kritické body, za kterými již není existence organismu nebo populace možná.

V souladu se zákonem tolerance se jakýkoli přebytek hmoty nebo energie ukazuje jako znečišťující princip. Přebytek vody, a to i v suchých oblastech, je tedy škodlivý a vodu lze považovat za běžnou znečišťující látku, i když v optimálním množství je prostě nezbytná. Zejména přebytek vody brání normální tvorbě půdy v černozemní zóně.

Druhy, které ke své existenci vyžadují přísně definované podmínky prostředí, se nazývají stenobiotické a druhy, které se adaptují na ekologické prostředí s širokým spektrem změn parametrů, se nazývají eurybiotické.

Mezi zákony, které určují interakci jedince nebo jedince s jeho prostředím, vyčleňujeme pravidlo souladu podmínek prostředí s genetickým předurčením organismu .Tvrdí že druhy organismů mohou do té doby existovat a pokud okolní přírodní prostředí odpovídá genetickým možnostem adaptace tohoto druhu na jeho výkyvy a změny.

Faktory abiotického biotopu

Abiotické faktory jsou vlastnosti neživé přírody, které přímo nebo nepřímo ovlivňují živé organismy. Na Obr. 5 (viz Příloha) ukazuje klasifikaci abiotických faktorů. Začněme s klimatické faktory vnější prostředí.

Teplota je nejdůležitějším klimatickým faktorem. Záleží na intenzitě metabolismu organismů a jejich geografickém rozšíření. Každý organismus je schopen žít v určitém rozmezí teplot. A přestože pro různé typy organismů (eurytermní a stenotermní) jsou tyto intervaly různé, pro většinu z nich je pásmo optimálních teplot, při kterých jsou životní funkce vykonávány nejaktivněji a nejúčinněji, relativně malé. Rozsah teplot, ve kterých může existovat život, je přibližně 300 C: od -200 do +100 °C. Ale většina druhů a většina aktivit je omezena na užší rozsah teplot. Některé organismy, zejména ve fázi klidu, mohou přežít alespoň část času při velmi nízkých teplotách. Některé druhy mikroorganismů, především bakterie a řasy, jsou schopny žít a množit se při teplotách blízkých bodu varu. Horní hranice pro vřídelní bakterie je 88 C, pro modrozelené řasy 80 C a pro nejodolnější ryby a hmyz asi 50 C. Obecně platí, že horní hranice faktoru jsou kritičtější než spodní i když mnoho organismů v blízkosti horních hranic tolerančního rozmezí funguje efektivněji.

U vodních živočichů je rozsah teplotní tolerance obvykle užší než u suchozemských živočichů, protože rozsah teplotních výkyvů ve vodě je menší než na souši.

Teplota je tedy důležitým a velmi často limitujícím faktorem. Teplotní rytmy do značné míry řídí sezónní a denní aktivitu rostlin a zvířat.

Srážky a vlhkost jsou hlavní veličiny měřené při studiu tohoto faktoru Množství srážek závisí především na drahách a charakteru velkých pohybů vzduchových hmot. Například větry vanoucí od oceánu zanechávají většinu vlhkosti na svazích obrácených k oceánu, což má za následek „dešťový stín“ za horami, což přispívá k vytvoření pouště. Pohybem do vnitrozemí vzduch akumuluje určité množství vlhkosti a množství srážek se opět zvyšuje. Pouště se obvykle nacházejí za vysokými horskými pásmy nebo podél pobřeží, kde vítr vanou spíše z velkých vnitrozemských suchých oblastí než z oceánu, jako je poušť Nami v jihozápadní Africe. Rozložení srážek v průběhu ročních období je extrémně důležitým omezujícím faktorem pro organismy.

Vlhkost vzduchu - parametr charakterizující obsah vodní páry ve vzduchu. Absolutní vlhkost je množství vodní páry na jednotku objemu vzduchu. V souvislosti se závislostí množství páry zadržené vzduchem na teplotě a tlaku byl zaveden pojem relativní vlhkosti - jedná se o poměr páry obsažené ve vzduchu k nasycené páře při dané teplotě a tlaku. v přírodě je denní rytmus vlhkosti - v noci nárůst, ve dne pokles a její kolísání vertikálně i horizontálně, tento faktor spolu se světlem a teplotou hraje důležitou roli v regulaci činnosti organismů. povrchová voda dostupná pro živé organismy závisí na množství srážek v dané oblasti, ale tyto hodnoty nejsou vždy stejné. Takže s využitím podzemních zdrojů, kde voda pochází z jiných oblastí, mohou zvířata a rostliny získat více vody než z jejího příjmu se srážkami. Naopak dešťová voda se někdy okamžitě stane pro organismy nedostupná.

Sluneční záření jsou elektromagnetické vlny různých délek. Pro živou přírodu je to naprosto nezbytné, protože je hlavním vnějším zdrojem energie.Je třeba mít na paměti, že spektrum elektromagnetického záření Slunce je velmi široké a jeho frekvenční rozsahy ovlivňují živou hmotu různým způsobem.

Pro živou hmotu jsou důležité kvalitativní znaky světla - vlnová délka, intenzita a doba expozice.

ionizující radiace vyráží elektrony z atomů a připojuje je k jiným atomům za vzniku párů kladných a záporných iontů. Jeho zdrojem jsou radioaktivní látky obsažené v horninách, navíc pochází z vesmíru.

Různé druhy živých organismů se velmi liší ve schopnosti odolávat velkým dávkám radiace. Většina studií ukazuje, že rychle se dělící buňky jsou na záření nejcitlivější.

U vyšších rostlin je citlivost na ionizující záření přímo úměrná velikosti buněčného jádra, respektive objemu chromozomů nebo obsahu DNA.

Složení plynu atmosféra je také důležitým klimatickým faktorem. Přibližně před 3-3,5 miliardami let obsahovala atmosféra dusík, čpavek, vodík, metan a vodní páru a nebyl v ní volný kyslík. Složení atmosféry do značné míry určovaly sopečné plyny. Kvůli nedostatku kyslíku neexistovala ozónová clona, ​​která by blokovala ultrafialové záření ze slunce. Postupem času se vlivem abiotických procesů začal v atmosféře planety hromadit kyslík a začala se tvořit ozonová vrstva.

Vítr je dokonce schopen změnit vzhled rostlin, zejména na těch stanovištích, například ve vysokohorských oblastech, kde jiné faktory působí omezujícím způsobem. Experimentálně bylo prokázáno, že na otevřených horských stanovištích vítr omezuje růst rostlin: když byla postavena zeď na ochranu rostlin před větrem, výška rostlin se zvýšila. Velký význam mají bouře, i když jejich působení je čistě lokální. Hurikány a obyčejné větry mohou přenášet zvířata a rostliny na velké vzdálenosti a tím měnit složení společenství.

Atmosférický tlak , zřejmě není limitujícím faktorem přímého působení, ale přímo souvisí s počasím a klimatem, které mají přímý limitující vliv.

Vodní podmínky vytvářejí pro organismy zvláštní prostředí, které se od suchozemského liší především hustotou a viskozitou. Hustota voda asi 800krát, a viskozita asi 55krát vyšší než u vzduchu. Dohromady s hustota a viskozita nejdůležitějšími fyzikálními a chemickými vlastnostmi vodního prostředí jsou: teplotní stratifikace, tedy změna teploty podél hloubky vodního útvaru a periodická změny teploty v čase, jakož i průhlednost voda, která určuje světelný režim pod jejím povrchem: fotosyntéza zelených a fialových řas, fytoplanktonu a vyšších rostlin závisí na průhlednosti.

Stejně jako v atmosféře hraje důležitou roli složení plynu vodní prostředí. Ve vodních stanovištích se množství kyslíku, oxidu uhličitého a dalších plynů rozpuštěných ve vodě, a proto dostupných pro organismy, v průběhu času značně mění. Ve vodních útvarech s vysokým obsahem organické hmoty je limitujícím faktorem prvořadého významu kyslík.

Kyselost - koncentrace vodíkových iontů (pH) - úzce souvisí s uhličitanovým systémem.Hodnota pH se pohybuje v rozmezí od 0 pH do 14: při pH = 7 je médium neutrální, při pH<7 - кислая, при рН>7 - alkalické. Pokud se kyselost neblíží extrémním hodnotám, pak jsou společenstva schopna změny tohoto faktoru kompenzovat – tolerance společenstva k rozmezí pH je velmi významná. Vody s nízkým pH obsahují málo živin, takže produktivita je zde extrémně nízká.

Slanost - obsah uhličitanů, síranů, chloridů atd. - je dalším významným mabiotickým faktorem vodních ploch. Ve sladkých vodách je málo solí, z nichž asi 80 % tvoří uhličitany. Obsah minerálních látek v oceánech je v průměru 35 g/l. Organismy v otevřeném oceánu jsou obvykle stenohalinní, zatímco organismy v pobřežních brakických vodách jsou obecně euryhalinní. Koncentrace soli v tělesných tekutinách a tkáních většiny mořských organismů je izotonická s koncentrací soli v mořské vodě, takže nedochází k problémům s osmoregulací.

Tok nejen silně ovlivňuje koncentraci plynů a živin, ale působí přímo jako limitující faktor. Mnoho říčních rostlin a živočichů je morfologicky a fyziologicky přizpůsobeno zvláštním způsobem k udržení své polohy v toku: mají přesně stanovené meze tolerance vůči faktoru proudění.

hydrostatický tlak v oceánu má velký význam. Při ponoření do vody na 10 m se tlak zvýší o 1 atm (105 Pa). V nejhlubší části oceánu tlak dosahuje 1000 atm (108 Pa). Mnoho zvířat je schopno tolerovat prudké kolísání tlaku, zvláště pokud nemají v těle volný vzduch. Jinak může dojít k plynové embolii. Vysoké tlaky, charakteristické pro velké hloubky, zpravidla inhibují životně důležité procesy.

Půda.

Půda je vrstva hmoty, která leží na povrchu hornin zemské kůry. Ruský vědec - přírodovědec Vasilij Vasiljevič Dokučajev v roce 1870 jako první považoval půdu za dynamické, nikoli inertní prostředí. Dokázal, že půda se neustále mění a vyvíjí a v její aktivní zóně probíhají chemické, fyzikální a biologické procesy. Půda vzniká jako výsledek komplexní interakce klimatu, rostlin, zvířat a mikroorganismů. Složení půdy zahrnuje čtyři hlavní strukturní složky: minerální báze (obvykle 50-60 % z celkového složení půdy), organická hmota (až 10 %), vzduch (15-25 %) a voda (25-30 %). ).

Minerální skelet půdy - jedná se o anorganickou složku, která vznikla z matečné horniny v důsledku jejího zvětrávání.

organická hmota půda vzniká rozkladem mrtvých organismů, jejich částí a exkrementů. Ne zcela rozložené organické zbytky se nazývají stelivo a konečný produkt rozkladu - amorfní látka, ve které již není možné rozpoznat původní materiál - se nazývá humus. Humus díky svým fyzikálním a chemickým vlastnostem zlepšuje strukturu půdy a provzdušňování a také zvyšuje schopnost zadržovat vodu a živiny.

Půdu obývá mnoho druhů rostlinných a živočišných organismů, které ovlivňují její fyzikální a chemické vlastnosti: bakterie, řasy, houby nebo prvoci, červi členovci. Jejich biomasa v různých půdách je stejná (kg/ha): bakterií 1000-7000, mikroskopických hub - 100-1000, řas 100-300, členovců - 1000, červů 350-1000.

Hlavním topografickým faktorem je nadmořská výška. S nadmořskou výškou klesají průměrné teploty, zvyšuje se denní teplotní rozdíl, roste množství srážek, rychlost větru a intenzita záření, klesá atmosférický tlak a koncentrace plynů. Všechny tyto faktory ovlivňují rostliny a živočichy a způsobují vertikální zonalitu.

pohoří může sloužit jako klimatická bariéra. Hory také slouží jako bariéry pro šíření a migraci organismů a mohou hrát roli limitujícího faktoru v procesech speciace.

Další topografický faktor - expozice svahu . Na severní polokouli dopadá na jižně orientované svahy více slunečního záření, takže intenzita světla a teplota jsou zde vyšší než na dně údolí a na svazích severní expozice. Na jižní polokouli je situace opačná.

Důležitým faktorem úlevy je také strmost svahu . Strmé svahy se vyznačují rychlým odvodněním a erozí půdy, proto jsou zde půdy řídké a sušší.

Pro abiotické podmínky platí všechny uvažované zákonitosti vlivu faktorů prostředí na živé organismy. Znalost těchto zákonů nám umožňuje odpovědět na otázku: proč se různé oblasti planety formovaly odlišně ekosystémy? Hlavním důvodem je zvláštnost abiotických podmínek každého regionu.

Biotické vztahy a role druhů v ekosystému

Oblasti rozšíření a počet organismů jednotlivých druhů jsou limitovány nejen podmínkami vnějšího neživého prostředí, ale také jejich vztahy s organismy jiných druhů. Bezprostřední životní prostředí organismu je jeho biotické prostředí , se nazývají faktory tohoto prostředí biotické . Zástupci každého druhu jsou schopni existovat v prostředí, kde jim spojení s jinými organismy poskytuje normální životní podmínky.

Zvažte charakteristické rysy vztahů různých typů.

Soutěž je nejkomplexnější typ vztahu v přírodě, ve kterém se vzájemně ovlivňují dvě populace nebo dva jedinci v boji o podmínky nezbytné pro život. záporný .

Konkurence může být vnitrodruhové a mezidruhové.

Vnitrodruhové dochází k zápasu mezi jedinci stejného druhu, mezi jedinci různých druhů probíhá mezidruhová soutěž. Konkurenční interakce může zahrnovat životní prostor, potravu nebo živiny, světlo, přístřeší a mnoho dalších životně důležitých faktorů.

Mezidruhové konkurence, bez ohledu na to, na čem je založena, může buď vyvolat rovnováhu mezi dvěma druhy, nebo nahradit populaci jednoho druhu populací jiného, ​​nebo způsobit, že jeden druh přemístí druhý na jiné místo nebo jej přinutí k přepnutí. k použití jiných zdrojů. To se rozhodlo dva totožné z ekologického hlediska a potřeb druhu nemohou koexistovat na jednom místě a dříve nebo později jeden konkurent vytlačí druhého. Jedná se o tzv. princip vylučování neboli Gauseův princip.

Protože ve struktuře ekosystému převládají potravní interakce, nejcharakterističtější formou interakce mezi druhy v trofických řetězcích je predace , ve kterém se jedinec jednoho druhu, zvaný predátor, živí organismy (nebo částmi organismů) jiného druhu, zvaným kořist, a predátor žije odděleně od kořisti. V takových případech jsou tyto dva druhy údajně zapojeny do vztahu predátor-kořist.

Neutralismus - jedná se o typ vztahu, ve kterém žádná z populací nemá žádný vliv na druhou: neovlivňuje růst jejích populací v rovnováze a jejich hustotu. Ve skutečnosti je však poměrně obtížné pomocí pozorování a experimentů v přírodních podmínkách zjistit, že dva druhy jsou na sobě absolutně nezávislé.

Shrneme-li úvahy o formbiotických vztazích, můžeme vyvodit následující závěry:

1) vztahy mezi živými organismy jsou jedním z hlavních regulátorů hojnosti a prostorového rozmístění organismů v přírodě;

2) negativní interakce mezi organismy se objevují v počátečních fázích vývoje společenstva nebo v narušených přírodních podmínkách; v nově vzniklých nebo nových asociacích je pravděpodobnost výskytu silných negativních interakcí větší než ve starých asociacích;

3) v procesu evoluce a vývoje ekosystémů je tendence snižovat roli negativních interakcí na úkor pozitivních, které zvyšují přežití interagujících druhů.

Všechny tyto okolnosti musí člověk vzít v úvahu při provádění opatření k řízení ekologických systémů a jednotlivých populací tak, aby je využíval ve svém vlastním zájmu a také předvídal nepřímé důsledky, které v tomto případě mohou nastat.

4. Fungování ekosystémů

Energie v ekosystémech.

Připomeňme, že ekosystém je soubor živých organismů, které si neustále vyměňují energii, hmotu a informace mezi sebou as prostředím. Nejprve zvažte proces výměny energie.

energie definována jako schopnost konat práci. Vlastnosti energie jsou popsány zákony termodynamiky.

První zákon (počátek) termodynamiky nebo zákon zachování energie uvádí, že energie se může měnit z jedné formy do druhé, ale nemizí a nevzniká znovu.

Druhý zákon (počátek) termodynamiky nebo zákon entropie říká, že v uzavřeném systému se entropie může pouze zvyšovat. Aplikován na energie v ekosystémech výhodná je následující formulace: procesy spojené s přeměnou energie mohou spontánně nastat pouze za podmínky, že energie přejde z koncentrované formy do rozptýlené, tedy degraduje. entropie . Čím vyšší je řád systému, tím nižší je jeho entropie.

Každý živý systém, včetně ekosystému, si tedy zachovává svou životně důležitou aktivitu, za prvé díky přítomnosti přebytku volné energie (energie Slunce) v prostředí; za druhé, schopnost díky uspořádání jejích složek tuto energii zachytit a koncentrovat a využít ji k rozptýlení do prostředí.

Tedy nejprve zachycení a následné soustředění energie s přechodem z jedné trofické úrovně do druhé poskytuje zvýšení uspořádanosti, organizace živého systému, tedy snížení jeho entropie.

Energie a produktivita ekosystémů

Takže život v ekosystému je udržován díky neustálému průchodu živou hmotou energie přenášené z jedné trofické úrovně na druhou; přičemž dochází k neustálé přeměně energie z jedné formy do druhé. Při přeměně energie se navíc její část ztrácí ve formě tepla.

Pak vyvstává otázka: v jakých kvantitativních poměrech, proporcích by mezi sebou měli být členové komunity různých trofických úrovní v ekosystému, aby zajistili svou potřebu energie?

Celá energetická rezerva je soustředěna ve hmotě organické hmoty – biomase, proto je intenzita tvorby a zániku organické hmoty na každé úrovni dána průchodem energie ekosystémem (biomasu lze vždy vyjádřit v jednotkách energie).

Rychlost tvorby organické hmoty se nazývá produktivita. Rozlišujte mezi primární a sekundární produktivitou.

V každém ekosystému se tvoří a ničí biomasa a tyto procesy jsou zcela určovány životem nižší trofické úrovně – producentů. Všechny ostatní organismy pouze spotřebovávají organickou hmotu již vytvořenou rostlinami, a proto na nich nezávisí celková produktivita ekosystému.

Vysoká míra produkce biomasy je pozorována v přirozených a umělých ekosystémech, kde jsou příznivé abiotické faktory, a zvláště když je dodatečná energie dodávána zvenčí, což snižuje vlastní náklady na podporu života systému. Tato dodatečná energie může mít různé formy: například na obdělávaném poli, ve formě energie z fosilních paliv a práce vykonávané člověkem nebo zvířetem.

K zajištění energie pro všechny jedince společenstva živých organismů v ekosystému je tedy nezbytný určitý kvantitativní poměr mezi producenty, konzumenty různých řádů, podavači detritu a rozkladači. K životu jakýchkoli organismů, potažmo systému jako celku, však nestačí pouze energie, musí nutně přijímat různé minerální složky, stopové prvky, organické látky nezbytné pro stavbu molekul živé hmoty.

Koloběh prvků v ekosystému

Odkud se v živé hmotě zpočátku berou složky nezbytné pro stavbu organismu? Do potravinového řetězce je dodávají stejní výrobci. Extrahují anorganické minerály a vodu z půdy, CO2 ze vzduchu a z glukózy vzniklé při fotosyntéze pomocí biogenů dále budují složité organické molekuly - sacharidy, bílkoviny, lipidy, nukleové kyseliny, vitamíny atd.

Aby byly potřebné prvky dostupné živým organismům, musí být dostupné neustále.

V tomto vztahu se realizuje zákon zachování hmoty. Je vhodné jej formulovat následovně: atomy v chemických reakcích nikdy nezmizí, netvoří se ani se navzájem neproměňují; pouze se přeskupují za vzniku různých molekul a sloučenin (současné vstřebávání nebo uvolňování energie). Díky tomu mohou být atomy použity v široké škále sloučenin a jejich zásoba není nikdy vyčerpána. To se děje v přírodních ekosystémech ve formě cyklů prvků. V tomto případě se rozlišují dvě cirkulace: velká (geologická) a malá (biotická).

Vodní cyklus je jedním z grandiózních procesů na povrchu zeměkoule. Hraje hlavní roli v propojení geologického a biotického cyklu. V biosféře voda, neustále přecházející z jednoho stavu do druhého, dělá malé a velké cykly. Vypařování vody z povrchu oceánu, kondenzace vodní páry v atmosféře a srážky na povrchu oceánu tvoří malý cyklus. Pokud je vodní pára unášena vzdušnými proudy na pevninu, koloběh se mnohem zkomplikuje. V tomto případě se část srážek vypaří a vrátí se zpět do atmosféry, druhá část napájí řeky a nádrže, ale nakonec se opět vrátí do oceánu s říčním a podzemním odtokem, čímž dokončí velký cyklus. Důležitou vlastností koloběhu vody je, že při interakci s litosférou, atmosférou a živou hmotou spojuje všechny části hydrosféry: oceán, řeky, půdní vlhkost, podzemní vodu a atmosférickou vlhkost. Voda je nezbytnou součástí všeho živého. Podzemní voda, pronikající tkáněmi rostliny v procesu transpirace, přináší minerální soli nezbytné pro životně důležitou činnost samotných rostlin.

Shrneme-li zákony fungování ekosystémů, formulujme ještě jednou jejich hlavní ustanovení:

1) přírodní ekosystémy existují na úkor neznečišťující bezplatné sluneční energie, jejíž množství je nadměrné a relativně konstantní;

2) k přenosu energie a hmoty prostřednictvím společenství živých organismů v ekosystému dochází podél potravního řetězce; všechny druhy živých věcí v ekosystému se dělí podle funkcí, které v tomto řetězci plní, na producenty, konzumenty, vyživovače detritu a rozkladače – to je biotická struktura společenstva; kvantitativní poměr počtu živých organismů mezi trofickými úrovněmi odráží trofickou strukturu společenstva, která určuje rychlost průchodu energie a hmoty společenstvem, tedy produktivitu ekosystému;

3) přírodní ekosystémy si díky své biotické struktuře udržují stabilní stav po neomezenou dobu, aniž by trpěly vyčerpáním zdrojů a znečištěním vlastním odpadem; získávání zdrojů a zbavování se odpadu probíhá v koloběhu všech prvků.

5. Vliv člověka na ekosystém.

Vliv člověka na jeho přirozené prostředí lze posuzovat z různých hledisek v závislosti na účelu studia této problematiky. Z pohledu ekologie Je zajímavé zvážit vliv člověka na ekologické systémy z hlediska souladu nebo rozporu lidského jednání s objektivními zákonitostmi fungování přírodních ekosystémů. Na základě pohledu biosféry as globální ekosystém Veškerá rozmanitost lidských činností v biosféře vede ke změnám: složení biosféry, cykly a rovnováha jejích složek; energetická bilance biosféry; Směr a stupeň těchto změn jsou takové, že jim dal jméno sám člověk ekologická krize. Moderní ekologická krize se vyznačuje následujícími projevy:

Postupná změna klimatu planety v důsledku změn rovnováhy plynů v atmosféře;

Obecné a místní (nad póly, oddělené oblasti země) ničení biosférické ozónové clony;

Znečištění světového oceánu těžkými kovy, komplexními organickými sloučeninami, ropnými produkty, radioaktivními látkami, nasycení vody oxidem uhličitým;

Přerušení přirozených ekologických vazeb mezi oceánem a suchozemskými vodami v důsledku výstavby přehrad na řekách, což vede ke změně pevného odtoku, tření atd.;

Znečištění atmosféry s tvorbou kyselých srážek, vysoce toxických látek v důsledku chemických a fotochemických reakcí;

Znečištění pevninských vod, včetně říčních vod používaných pro zásobování pitnou vodou, vysoce toxickými látkami, včetně dioxinů, těžkých kovů, fenolů;

Desertifikace planety;

Degradace půdní vrstvy, snížení plochy úrodné půdy vhodné pro zemědělství;

Radioaktivní kontaminace určitých území v souvislosti s ukládáním radioaktivního odpadu, člověkem způsobených havárií atd.;

Hromadění domácích odpadků a průmyslového odpadu na zemském povrchu, zejména prakticky nerozložitelných plastů;

Snížení ploch tropických a severských lesů, vedoucí k nerovnováze v plynné atmosféře, včetně snížení koncentrace kyslíku v atmosféře planety;

Znečištění podzemních prostor, včetně podzemních vod, které je činí nevhodnými pro zásobování vodou a ohrožují dosud málo prozkoumaný život v litosféře;

Masivní a rychlé, lavinové mizení druhů živé hmoty;

Zhoršování životního prostředí v obydlených oblastech, především urbanizovaných oblastech;

Všeobecné vyčerpání a nedostatek přírodních zdrojů pro rozvoj lidstva;

Změna velikosti, energie a biogeochemické role organismů, přetváření potravních řetězců, hromadné rozmnožování určitých typů organismů;

Porušení hierarchie ekosystémů, nárůst systémové uniformity na planetě.

Závěr

Když byly v polovině šedesátých let dvacátého století problémy životního prostředí středem pozornosti světového společenství, vyvstala otázka: kolik času lidstvu zbývá? Kdy začne sklízet plody zanedbávání svého prostředí? Vědci vypočítali: za 30-35 let. Ten čas nadešel. Byli jsme svědky globální ekologické krize vyvolané lidskou činností. Posledních třicet let přitom nebylo marných: byl vytvořen pevnější vědecký základ pro pochopení problémů životního prostředí, byly vytvořeny regulační orgány na všech úrovních, byly organizovány četné veřejné ekologické skupiny, byly vytvořeny užitečné zákony a předpisy. byly přijaty a bylo dosaženo některých mezinárodních dohod.

Odstraňují se však důsledky, nikoli příčiny.pozor na vlastní populační explozi, vymazávání přírodních ekosystémů z povrchu zemského.

Hlavní závěr z materiálu diskutovaného v tutoriálu je zcela jasný: systémy, které jsou v rozporu s přírodními principy a zákony, jsou nestabilní . Pokusy o jejich zachování jsou stále nákladnější a složitější a stejně jsou odsouzeny k nezdaru.

Pro dlouhodobé rozhodování je nutné dbát na zásady, které určují udržitelný rozvoj, a to:

stabilizace populace;

přechod k životnímu stylu, který šetří energii a zdroje;

rozvoj ekologických zdrojů energie;

vytváření nízkoodpadových průmyslových technologií;

recyklace odpadu;

vytvoření vyvážené zemědělské produkce, která nevyčerpává půdu a vodní zdroje a neznečišťuje půdu a potraviny;

zachování biologické rozmanitosti na planetě.

Bibliografie

1. NebelB. Věda o životním prostředí: Jak funguje svět: Ve 2 svazcích - M.: Mir, 1993.

2. Odum Yu. Ekologie: Ve 2 svazcích - M .: Mir, 1986.

3. ReimersN. F. Ochrana přírody a životního prostředí člověka: Slovník-příručka. - M.: Osvícení, 1992. - 320 s.

4. StadnitskyG. V., Rodionov A.I. Ekologie.

5. M.: Vyšší. škola, 1988. - 272 s.

Hlavní charakteristiky ekosystémů jsou: velikost, kapacita, stabilita, spolehlivost, samoléčení, samoregulace a samočištění.

Velikost ekosystému- jedná se o prostor, ve kterém je možné provádět procesy samoregulace a samoléčení všech složek a prvků, které tvoří ekosystém. Existují mikroekosystémy (například louže se svými obyvateli, mraveniště), mezoekosystémy (les, řeka, rybník) a makroekosystémy (tundra, poušť, oceán).

Kapacita ekosystému- to je maximální populace jednoho druhu, kterou je tento ekosystém schopen udržet za určitých podmínek prostředí po dlouhou dobu. Například nosná kapacita lokality je počet volně žijících nebo domácích zvířat, která mohou žít a množit se na jednotkové ploše lokality neomezeně dlouho.

Odolnost ekosystému- jedná se o schopnost ekosystému udržet si svou strukturu a funkční vlastnosti pod vlivem vnějších a vnitřních faktorů, tzn. jeho schopnost reagovat, úměrná velikosti síly nárazu. Přírodní ekosystémy jsou schopny odolat různým škodlivým vlivům a po obnovení normálních podmínek se vrátit do stavu blízkého původnímu. Hustota toho či onoho druhu se za nepříznivých podmínek snižuje, ale za optimálních podmínek se zvyšuje plodnost, rychlost růstu a vývoje a obnovuje se hustota druhu. Jako měřítko stability ekosystémů se často bere jejich druhová diverzita. Nejstabilnější jsou komplexní ekosystémy, tvoří se v nich složité trofické vztahy. Ekosystémy se zjednodušenou strukturou jsou extrémně nestabilní, dochází v nich k prudkým výkyvům v počtu jednotlivých populací. Například složité ekosystémy deštných pralesů jsou výjimečně stabilní, zatímco v Arktidě vede nedostatek druhů, které mohou nahradit hlavní druhy jako potrava, k prudkým výkyvům v populacích.

Spolehlivost ekosystému- jedná se o schopnost ekosystému se relativně plně samoopravovat a samoregulovat (během sukcesního nebo evolučního období své existence), tedy udržovat si své základní parametry v čase a prostoru. Důležitou charakteristikou spolehlivosti je zachování struktury, funkcí a směru vývoje ekosystému, bez kterého je tento ekosystém nahrazen jiným, s jinou strukturou, funkcemi, někdy i směrem vývoje. Nejjednodušším mechanismem pro zachování ekologické spolehlivosti ekosystému je nahrazení druhu, který z nějakého důvodu odešel do důchodu, jiným, ekologicky blízkým. Pokud takový druh v ekosystému není, pak je nahrazen vzdálenějším.

Samoléčení přírodních ekosystémů- jedná se o samostatný návrat ekosystémů do stavu dynamické rovnováhy, ze kterého byly vyvedeny vlivem jakýchkoli přírodních a antropogenních faktorů.

Samoregulace přírodních ekosystémů- jedná se o schopnost přírodních ekosystémů samostatně obnovit rovnováhu vnitřních vlastností po jakémkoli přírodním nebo antropogenním dopadu pomocí principu zpětné vazby mezi jeho složkami, tzn. ekosystém je schopen udržet si svou strukturu a fungování v určitém rozsahu vnějších podmínek. Samoregulace se projevuje například tím, že počet jedinců každého druhu zařazeného do ekosystému je udržován na určité, relativně konstantní úrovni. Samoléčení a samoregulace přírodních ekosystémů jsou založeny zejména na schopnosti ekosystémů samočistit.

Samočištění ekosystémů- jedná se o přirozené ničení znečišťující látky v životním prostředí v důsledku přirozených fyzikálních, chemických a biologických procesů, které v něm probíhají.

1. Fyzikálními faktory samočištění vodních útvarů jsou rozpouštění, míšení a usazování na dně přicházejícího znečištění a také vliv ultrafialového záření ze Slunce na bakterie a viry. Pod vlivem fyzikálních faktorů v zónách s mírným klimatem se řeka vyčistí již po 200-300 km od místa znečištění a na Dálném severu - po 2000 km.

2. Chemické samočistící faktory jsou oxidace organických a anorganických látek. Chcete-li posoudit chemické samočištění nádrže, indikátory, jako jsou:

a) BSK - biologická spotřeba kyslíku - je množství kyslíku, které je nezbytné pro oxidaci veškeré organické hmoty bakteriemi a prvoky (obvykle za 5 dní BITKs) v 1 litru kontaminované vody;

b) CHSK - chemická spotřeba kyslíku - množství kyslíku (ml/l nebo g/l vody) potřebné k úplné oxidaci škodlivin pomocí chemických činidel (nejčastěji dvojchromanu draselného).

3. Biologické faktory samočištění - jedná se o čištění vodních ploch pomocí řas, plísní a kvasinek, ústřic, améb a dalších živých organismů. Například každý měkkýš přefiltruje více než 30 litrů vody denně a očistí ji od všech druhů nečistot.

Přírodní ekosystémy fungují podle tří hlavních principů:

První princip fungování přírodních ekosystémů - získávání zdrojů a zbavování se odpadu nastává v koloběhu všech prvků (harmonizuje se zákonem zachování hmoty). Cyklus biogenních prvků v důsledku syntézy a rozpadu organických látek v ekosystému, který je založen na reakci fotosyntézy, je tzv. biotický cyklus hmoty. Kromě biogenních prvků se do biotického cyklu zapojují nejdůležitější minerální prvky pro biotu a mnoho různých sloučenin. Proto se také nazývá celý cyklický proces chemických přeměn způsobených biotou biogeochemický cyklushlasitost.

Ekosystém zahrnuje všechny živé organismy (rostliny, zvířata, houby a mikroorganismy), které v té či oné míře interagují mezi sebou a se svým neživým prostředím (klima, půda, sluneční světlo, vzduch, atmosféra, voda atd.) .) .

Ekosystém nemá přesně stanovenou velikost. Může být velký jako poušť nebo jezero, nebo malý jako strom nebo louže. Voda, teplota, rostliny, zvířata, vzduch, světlo a půda, to vše spolu působí.

Podstata ekosystému

V ekosystému má každý organismus své vlastní místo nebo roli.

Představte si ekosystém malého jezera. Najdete v ní všechny druhy živých organismů, od mikroskopických po zvířata a rostliny. Jsou závislé na věcech, jako je voda, sluneční světlo, vzduch a dokonce i množství živin ve vodě. (Kliknutím se dozvíte více o pěti základních potřebách živých organismů).

Diagram ekosystému jezera

Kdykoli se do ekosystému dostane „cizinec“ (živá bytost (živé bytosti) nebo vnější faktor, jako je nárůst teploty), může dojít ke katastrofickým následkům. Je to proto, že nový organismus (nebo faktor) je schopen narušit přirozenou rovnováhu interakce a způsobit potenciální poškození nebo zničení nepůvodního ekosystému.

Obecně platí, že biotičtí členové ekosystému spolu s jejich abiotickými faktory na sobě závisí. To znamená, že absence jednoho člena nebo jednoho abiotického faktoru může ovlivnit celý ekologický systém.

Pokud není dostatek světla a vody, nebo pokud má půda málo živin, může dojít k odumření rostlin. Pokud rostliny zemřou, jsou ohroženi i živočichové, kteří jsou na nich závislí. Pokud zemřou živočichové, kteří jsou na rostlinách závislí, zemřou i ostatní živočichové, kteří jsou na nich závislí. Ekosystém v přírodě funguje stejně. Všechny jeho části musí fungovat společně, aby byla zachována rovnováha!

Bohužel, ekosystémy mohou být zničeny přírodními katastrofami, jako jsou požáry, záplavy, hurikány a sopečné erupce. Lidská činnost také přispívá k ničení mnoha ekosystémů a.

Hlavní typy ekosystémů

Ekologické systémy mají neurčité rozměry. Jsou schopni existovat na malém prostoru, například pod kamenem, hnijícím pařezem nebo v jezírku, a také zabírat velké plochy (jako celý tropický prales). Z technického hlediska lze naši planetu nazvat jedním obrovským ekosystémem.

Schéma ekosystému malého hnijícího pařezu

Typy ekosystémů v závislosti na měřítku:

• mikroekosystém- ekosystém malého rozsahu, jako je rybník, louže, pařez atd.
• mezoekosystém- ekosystém, jako je les nebo velké jezero.
• Biom. Velmi rozsáhlý ekosystém nebo soubor ekosystémů s podobnými biotickými a abiotickými faktory, jako je celý deštný prales s miliony zvířat a stromů a mnoho různých vodních ploch.

Hranice ekosystému nejsou vyznačeny jasnými čarami. Často je oddělují geografické bariéry, jako jsou pouště, hory, oceány, jezera a řeky. Vzhledem k tomu, že hranice nejsou pevně stanoveny, ekosystémy mají tendenci se navzájem slučovat. To je důvod, proč jezero může mít mnoho menších ekosystémů s vlastními jedinečnými vlastnostmi. Vědci toto míchání nazývají „Ecoton“.

Typy ekosystémů podle typu výskytu:

Kromě výše uvedených typů ekosystémů dochází také k dělení na přírodní a umělé ekologické systémy. Přirozený ekosystém vytváří příroda (les, jezero, step atd.) a umělý vytváří člověk (zahrada, zahradní pozemek, park, pole atd.).

Typy ekosystémů

Existují dva hlavní typy ekosystémů: vodní a suchozemské. Každý jiný ekosystém na světě spadá do jedné z těchto dvou kategorií.

Terestrické ekosystémy

Terestrické ekosystémy lze nalézt kdekoli na světě a dělí se na:

lesních ekosystémů

Jedná se o ekosystémy, které mají dostatek vegetace nebo velké množství organismů žijících na relativně malém prostoru. Hustota živých organismů v lesních ekosystémech je tedy poměrně vysoká. Malá změna v tomto ekosystému může ovlivnit celou jeho rovnováhu. Také v takových ekosystémech najdete obrovské množství zástupců fauny. Kromě toho se lesní ekosystémy dělí na:

• Tropické stálezelené lesy nebo tropické deštné pralesy: s průměrnými srážkami více než 2000 mm za rok. Vyznačují se hustou vegetací, které dominují vysoké stromy umístěné v různých výškách. Tato území jsou útočištěm různých druhů zvířat.
• Tropické listnaté lesy: Kromě velkého množství druhů stromů se zde vyskytují i ​​keře. Tento typ lesa se nachází v několika částech světa a je domovem široké škály flóry a fauny.
• : Mají poměrně dost stromů. Dominují zde stálezelené dřeviny, které obnovují olistění po celý rok.
• Širokolisté lesy: Nacházejí se ve vlhkých mírných oblastech, které mají dostatek srážek. V zimních měsících stromy shazují listí.
• : Tajgu, která se nachází přímo vpředu, charakterizují stálezelené jehličnany, teploty pod nulou po dobu šesti měsíců a kyselé půdy. V teplém období se můžete setkat s velkým množstvím stěhovavých ptáků, hmyzu a.

pouštní ekosystém

Pouštní ekosystémy se nacházejí v pouštních oblastech a ročně spadne méně než 250 mm srážek. Zabírají asi 17 % celé zemské hmoty Země. Kvůli extrémně vysoké teplotě vzduchu, špatnému přístupu a intenzivnímu slunečnímu záření a ne tak bohatému jako v jiných ekosystémech.

travnatý ekosystém

Pastviny se nacházejí v tropických a mírných oblastech světa. Plochu louky tvoří převážně trávy, s malým počtem stromů a keřů. Louky obývají pasoucí se zvířata, hmyzožravci a býložravci. Existují dva hlavní typy lučních ekosystémů:

• : Tropické pastviny, které mají období sucha a jsou charakteristické jednotlivě rostoucími stromy. Poskytují potravu velkému počtu býložravců a jsou také lovištěm mnoha predátorů.
• Prérie (traviny mírného pásma): Jedná se o oblast s mírným travnatým porostem, zcela bez velkých keřů a stromů. V prériích se nacházejí forbíny a vysoká tráva a jsou také pozorovány suché klimatické podmínky.
• stepní louky:Území suchých pastvin, které se nacházejí v blízkosti polosuchých pouští. Vegetace těchto pastvin je kratší než na savanách a prériích. Stromy jsou vzácné a obvykle se vyskytují na březích řek a potoků.

horské ekosystémy

Vysočiny poskytují rozmanitou škálu biotopů, kde lze nalézt velké množství zvířat a rostlin. V nadmořské výšce většinou panují drsné klimatické podmínky, ve kterých přežijí pouze vysokohorské rostliny. Zvířata, která žijí vysoko v horách, mají tlusté kožichy, které je chrání před chladem. Nižší svahy jsou obvykle pokryty jehličnatými lesy.

Vodní ekosystémy

Vodní ekosystém - ekosystém nacházející se ve vodním prostředí (například řeky, jezera, moře a oceány). Zahrnuje vlastnosti vodní flóry, fauny a vody a dělí se na dva typy: mořské a sladkovodní ekologické systémy.

mořské ekosystémy

Jsou to největší ekosystémy, které pokrývají asi 71 % povrchu Země a obsahují 97 % vody na planetě. Mořská voda obsahuje velké množství rozpuštěných minerálů a solí. Mořský ekologický systém se dělí na:

• Oceánský (poměrně mělká část oceánu, která se nachází na kontinentálním šelfu);
• Profundální zóna (hluboká vodní plocha nepronikající slunečním zářením);
• Bental region (oblast obývaná bentickými organismy);
• přílivová zóna (místo mezi odlivem a přílivem);
• Ústí řek;
• Korálové útesy;
• Slaniska;
• Hydrotermální průduchy, kde jsou napáječe chemosyntetiky.

V mořských ekosystémech žije mnoho druhů organismů, jmenovitě: hnědé řasy, korály, hlavonožci, ostnokožci, dinoflageláty, žraloci atd.

Sladkovodní ekosystémy

Na rozdíl od mořských ekosystémů pokrývají sladkovodní ekosystémy pouze 0,8 % zemského povrchu a obsahují 0,009 % celkových světových zásob vody. Existují tři hlavní typy sladkovodních ekosystémů:

• Stagnant: Vody, kde není žádný proud, jako jsou bazény, jezera nebo rybníky.
• Tekoucí: Rychle se pohybující vody, jako jsou potoky a řeky.
• Mokřady: místa, kde je půda trvale nebo přerušovaně zaplavována.

Sladkovodní ekosystémy jsou domovem plazů, obojživelníků a asi 41 % světových druhů ryb. Rychle se pohybující vody obvykle obsahují vyšší koncentraci rozpuštěného kyslíku, čímž podporují větší biodiverzitu než stojaté rybníky nebo jezera.

Struktura, složky a faktory ekosystému

Ekosystém je definován jako přirozená funkční ekologická jednotka tvořená živými organismy (biocenóza) a jejich neživým prostředím (abiotickým nebo fyzikálně-chemickým), které se vzájemně ovlivňují a vytvářejí stabilní systém. Rybník, jezero, poušť, pastvina, louka, les atd. jsou běžné příklady ekosystémů.

Každý ekosystém se skládá z abiotických a biotických složek:

Struktura ekosystému

Abiotické složky

Abiotické složky jsou nesouvisející faktory života nebo fyzického prostředí, které ovlivňují strukturu, distribuci, chování a interakci živých organismů.

Abiotické složky jsou zastoupeny především dvěma typy:

• klimatické faktory které zahrnují déšť, teplotu, světlo, vítr, vlhkost atd.
• Edafické faktory včetně kyselosti půdy, topografie, mineralizace atd.

Význam abiotických složek

Atmosféra poskytuje živým organismům oxid uhličitý (pro fotosyntézu) a kyslík (pro dýchání). Procesy vypařování, transpirace a probíhají mezi atmosférou a povrchem Země.

Sluneční záření ohřívá atmosféru a odpařuje vodu. Světlo je také nezbytné pro fotosyntézu. poskytuje rostlinám energii pro růst a metabolismus, stejně jako organické produkty pro výživu jiných forem života.

Většina živé tkáně je tvořena vysokým procentem vody, až 90 % i více. Jen málo buněk je schopno přežít, pokud obsah vody klesne pod 10 %, a většina z nich odumře, když je obsah vody nižší než 30–50 %.

Voda je médium, přes které minerální potravinářské produkty vstupují do rostlin. Je také nezbytný pro fotosyntézu. Rostliny a zvířata získávají vodu z povrchu Země a půdy. Hlavním zdrojem vody jsou atmosférické srážky.

Biotické složky

Živé věci, včetně rostlin, zvířat a mikroorganismů (bakterií a hub) přítomné v ekosystému jsou biotické složky.

Na základě jejich role v ekologickém systému lze biotické složky rozdělit do tří hlavních skupin:

• Producenti vyrábět organické látky z anorganických látek pomocí sluneční energie;
• Spotřebiteléživí se hotovými organickými látkami produkovanými výrobci (býložravci, predátoři atd.);
• Reduktory. Bakterie a plísně, které ničí odumřelé organické sloučeniny producentů (rostlin) a konzumentů (živočichů) pro výživu a vypouštějí do prostředí jednoduché látky (anorganické i organické), vznikající jako vedlejší produkty jejich metabolismu.

Tyto jednoduché látky jsou znovu produkovány jako výsledek cyklické výměny látek mezi biotickým společenstvím a abiotickým prostředím ekosystému.

Ekosystémové úrovně

Chcete-li porozumět vrstvám ekosystému, zvažte následující obrázek:

Diagram úrovně ekosystému

Individuální

Jedinec je jakákoli živá bytost nebo organismus. Jedinci se nemnoží s jedinci z jiných skupin. Zvířata, na rozdíl od rostlin, jsou obvykle součástí tohoto konceptu, protože někteří zástupci flóry se mohou křížit s jinými druhy.

Na výše uvedeném diagramu můžete vidět, že zlatá rybka interaguje s prostředím a bude se množit výhradně s příslušníky svého vlastního druhu.

populace

Populace je skupina jedinců daného druhu, kteří žijí v určité geografické oblasti v daném čase. (Příkladem je zlatá rybka a zástupci jejích druhů). Všimněte si, že populace zahrnuje jedince stejného druhu, kteří mohou mít různé genetické rozdíly, jako je barva srsti/očí/kůže a velikost těla.

Společenství

Společenství zahrnuje všechny živé organismy na určitém území v daném čase. Může obsahovat populace živých organismů různých druhů. Na výše uvedeném diagramu si všimněte, jak zlatá rybka, losos, krabi a medúzy koexistují v konkrétním prostředí. Velká komunita obvykle zahrnuje biologickou rozmanitost.

Ekosystém

Ekosystém zahrnuje společenství živých organismů interagujících s prostředím. Na této úrovni jsou živé organismy závislé na dalších abiotických faktorech, jako jsou horniny, voda, vzduch a teplota.

Biom

Jednoduše řečeno, je to soubor ekosystémů, které mají podobné vlastnosti se svými abiotickými faktory přizpůsobenými prostředí.

Biosféra

Když se podíváme na různé biomy, z nichž každý přechází v jiný, vzniká obrovská komunita lidí, zvířat a rostlin, žijící v určitých biotopech. je souhrn všech ekosystémů přítomných na Zemi.

Potravní řetězec a energie v ekosystému

Všechny živé bytosti musí jíst, aby získaly energii, kterou potřebují k růstu, pohybu a reprodukci. Co ale tyto živé organismy jedí? Rostliny získávají energii ze slunce, některá zvířata jedí rostliny a jiná zvířata. Tento poměr potravy v ekosystému se nazývá potravní řetězec. Potravní řetězce obecně představují posloupnost toho, kdo se na koho živí v biologické komunitě.

Níže jsou uvedeny některé živé organismy, které se mohou hodit do potravního řetězce:

diagram potravního řetězce

Potravní řetězec není stejný jako. Trofická síť je kombinací mnoha potravních řetězců a je složitou strukturou.

Přenos energie

Energie se přenáší v potravních řetězcích z jedné úrovně na druhou. Část energie se používá pro růst, reprodukci, pohyb a další potřeby a není k dispozici pro další úroveň.

Kratší potravinové řetězce uchovávají více energie než dlouhé. Spotřebovaná energie je absorbována prostředím.