«Заказчик» «согласовано» «Исполнитель» «согласовано»
Скачать 0.7 Mb.
|
§4. Уровни организации живых систем и законы устойчивости природы
Примерно за полтора столетия экология постепенно охватила все основные уровни организации жизни: организмы – виды с их популяциями – биоценозы – экосистемы, включая биосферу как самую большую экосистему планеты. Жизнь на Земле сложно структурирована. Она проявляется только в организмах (простейшие из них – одноклеточные, а сложнейшие состоят из миллиардов клеток). Но каждый организм, простой или сложный, является представителем популяции какого-либо вида, существует только в сообществах, которые входят в состав какой-либо экосистемы, поддерживают биологический круговорот веществ и извлекают потоки энергии из окружающей среды. Биосфера функционирует по законам огромной сложной экосистемы. Природа на протяжении почти всей истории человечества была сильнее его и всегда восстанавливала производимые нарушения. Сейчас мы находимся на таком этапе, когда разрушительные процессы, вызываемые потреблением ресурсов биосферы, становятся мощнее восстановительных сил живой природы. Затрагивается вся система жизнеобеспечения человеческого общества на планете. Современный мир стоит перед необходимостью резко менять систему хозяйствования и ориентируется прежде всего на законы устойчивости и развития жизни. Единственной альтернативой стихийного развития общества, приведшего мир на грань глобальной экологической катастрофы, становится сознательная переориентация экономики и образа жизни на путь, не противоречащий, а согласующийся с законами живой природы. Человечество осознает, наконец, что оно – её часть и должно быть встроено в общую природную систему таким образом, что не только не подрывать своего будущего, но и иметь возможность длительного устойчивого развития. Для этого необходимо, прежде всего, знать и глубоко понимать те связи и закономерности, которым подчиняется жизнь на нашей планете. Зачем нужны экологические знания Первоначальный интерес к отдельным видам и организмам не случаен. Живая природа сложно структурирована и первое, что бросается в глаза – огромное множество разнообразных организмов, её составляющих. Из ныне живущих описано более полутора миллионов видов, что далеко не исчерпывает её современного богатства, так как ежегодно выявляются сотни новых, особенно из мелкоразмерных форм. В истории Земли виды сменяют друг друга, и по подсчетам палеонтологов вымершие превышают существующих примерно на два порядка величин. Такое гигантское разнообразие явно не случайно, и в нем просматривается связь с устойчивостью жизни в целом. Каждый вид по-своему связан со средой, отличаясь от других множеством мелких и крупных особенностей. Современная аутэкология расшифровала эти связи далеко не для всех ныне живущих видов, а лишь для очень небольшой их части. Эти сведения имеют не только неоценимое значение для теории, но и самое прямое отношение к человеческой практике. Успех выращивания культурных растений и сельскохозяйственных животных напрямую зависит от глубины наших знаний об их экологических зависимостях. То же относится и к промысловым видам, а также используемым в медицинской практике и других сферах жизни человека. Биосфера представляет собой область активной жизни в приземных слоях атмосферы, гидросфере и литосфере. Ее верхней границей является озоновый слой, так как выше него все формы жизни уничтожаются жестким коротковолновым излучением. Она включает в себя всю гидросферу и верхнюю часть литосферы. Общая структура оболочек Земли формирующих биосферу представлена на рисунке ….. (высота в метрах). -10830 Эверест, 8848 м 0 -10 -100 -200 -1000 -3000 -6000 -10000 Марианский желоб Донные отложения Литосфера Почва до 1,5 м 200 4000 6000 8000 10000 Озоновый «экран» Атмосфера ББИОСФЕРА,м Леса, луга Граница распространения высших растений Граница распространения животных 30000 60000 Случайное пребывание организмов 100000 Рис.10. Общая структура оболочек Земли, формирующих биосферу Жизнь на Земле зависит от круговорота важнейших химических веществ, в которых непосредственное участие принимает живое вещество. На рис. 10 круговорот обозначен сплошными линиями, а однонаправленный поток энергии через биосферу - пунктирными. Рис. 11. Упрощенная схема циркуляции некоторых важнейших химических веществ. Все живые существа, кроме продуцентов, получают энергию, необходимую для жизнедеятельности организмов, через питательные вещества, входящие в состав растений. Кроме того, им необходима вода, кислород и некоторые неорганические соединения. Около 40 химических элементов требуются в больших количествах. К ним относятся углерод, кислород, водород, азот, фосфор, сера, кальций, магний и другие. Это так называемые макроэлементы. Человеческое тело на 97% состоит из них. В массе всех живых организмов они занимают 95%. Для жизни необходимы, по крайней мере, 30 других химических элементов, но уже в микроколичествах. К микроэлементам относятся Fe, Cu, Zn, Cl, I и др. Все макро- и микроэлементы в биосфере находятся в круговороте, хотя время оборачиваемости через живое вещество для разных элементов различно. Биогеохимическим циклом называется круговорот химических веществ из неорганической среды через растительные и животные организмы обратно в неорганическую среду с использованием солнечной энергии и энергии химических реакций. Длительность циклов круговорота газообразных веществ достаточно мала, обычно несколько дней или даже часов. Длительность круговоротов, включающих осадочные циклы, то есть движение веществ через включение их в донные отложения, горные породы и т.д. могут измеряться и геологическим временем (тысячи и миллионы лет). Именно в результате этих циклов возникли запасы каменного угля, нефти и газа, являющиеся по существу солнечными энергетическими консервами, а также многие руды металлов, карбонаты и фосфаты, состоящие из останков микроскопических организмов. Часто они содержат весьма ценные уран и редкоземельные элементы. Упрощенная диаграмма части углеродного цикла показана на рис. … Этот круговорот вещества в экосистемах и в биосфере является также важным элементом кислородного и водородного циклов. Углерод быстро циркулирует между атмосферой и гидросферой. В цикле принимает участие живое вещество. Некоторая часть углерода накоплена в каменном угле, нефти, газе и на длительный период времени выведена из круговорота. В водных системах углекислый газ образует малорастворимый карбонат кальция. Из него, в частности, состоят раковины моллюсков. Возврат этого углерода в цикл в результате растворения в океанической воде, расплавления горных пород при их опускании вглубь Земли или при вулканических извержениях происходит очень медленно, миллионы лет.  Рис. 12. Упрощенная диаграмма части углеродного цикла, показывающая круговорот вещества (закрашенные стрелки) в процессах фотосинтеза и аэробного дыхания. Упрощенная диаграмма круговорота азота приведена на рисунке 13. Для образования белков и нуклеиновых кислот большинству зеленых растений азот необходим в нитратной или аммонийной формах. Фиксация азота воздуха осуществляется сине-зелеными водорослями, некоторыми бактериями в воде и почве, а также бактериями, обитающими в клубеньках бобовых растений.  Рис. 13. Упрощенная диаграмма круговорота азота Круговорот фосфора в упрощенном виде показан на рис 14. Общий круговорот фосфора можно разделить на две части — водную и наземную. В водных экосистемах он усваивается фитопланктоном и передается по трофической цепи вплоть до консументов третьего порядка — морских птиц. Их экскременты (гуано) снова попадают в море и вступают в круговорот, либо накапливаются на берегу и смываются в море. Из отмирающих морских животных, особенно рыб, фосфор снова попадает в море и в круговорот, но часть скелетов рыб достигает больших глубин и заключенный в них фосфор снова попадает в осадочные породы. В наземных экосистемах фосфор извлекают растения из почв, и далее он распространяется по трофической сети. Возвращается в почву после отмирания животных и растений и с их экскрементами. Теряется фосфор из почв в результате их водной эрозии. Повышенное содержание фосфора на водных путях его переноса вызывает бурное увеличение биомассы водных растений, «цветение» водоемов и их эвтрофикацию. Большая же часть фосфора уносится в море и там теряется безвозвратно.  Рис. 14. Упрощенная диаграмма круговорота фосфора Любая экологическая система состоит из экологических ниш. Ниша вида в экосистеме – это и место, где этот вид обитает, и образ его жизни: питание, защита от врагов и т.д. Экологическая ниша - место в биогеоценозе, которое занимает вид, не конкурируя с другими видами за источник энергии. Под нишей понимают совокупность всех факторов среды, в пределах которого возможно существование данного вида в природе, то есть живет и размножается. Обычно экологические ниши заняты одним видом. Экологическая ниша - по Ю. Одуму - профессия вида. Экосистемы производят первичную продукцию, потребляют ее, осуществляют круговорот веществ, перерабатывают останки организмов. Все экосистемы обладают определенной упругостью, способностью восстанавливаться после определенных нарушений. Совокупность экосистем образует биосферу. Она, в целом, обладает тем же свойством упругости, однако возмущения не должны быть чрезмерно большими. Всякий раз, когда в результате тех или иных событий экосистема выходит из зоны толерантности, она разрушается. Если гибнет экосистема, это может быть невосполнимой потерей. Ущерб биосфере в целом грозит гибелью определенным видам организмов, а при глубоких изменениях и всем продвинутым формам живого вещества.
Рис. 15. Схема уровней организации природных систем
|
Похожие:
 | «Согласовано» «Согласовано» «Согласовано» Закона РФ «Об образовании», Федерального государственного образовательного стандарта начального общего образования (Приказ моин РФ... |  | Согласовано” “Согласовано” «Согласовано» Руководитель мо заместитель... Собор стихов: Стихи/ Союз писателей Кузбасса; Мастерская «АЗ»; отв ред. С. Донбай. Кемерово. Издательство «Практика», 2005 |
| Согласовано” “Согласовано” «Согласовано» Руководитель мо заместитель... Сборник нормативных документов. История. Федеральный компонент Государственного стандарта среднего (полного) общего образования по... | | «согласовано» «Исполнитель» Заместитель руководителя Департамента природопользования и охраны окружающей среды города Москвы |
| «Согласовано» «Согласовано» «Согласовано» Руководитель мо заместитель... «Организация работы по формированию здорового образа жизни, развитию механизмов продуктивного общения обучающихся, воспитанников... | | «Согласовано» «Согласовано» «Согласовано» Руководитель мо заместитель... В. Я. Коровиной, 9-е издание, М. Просвещение, 2007. Программа детализирует и раскрывает содержание стандарта, определяет общую стратегию... |
| Согласовано согласовано На воскресники,уборку школы и др трудовые дела следует являться в рабочей одежде | | Рабочая программа учебного предмета «Английский язык» «Согласовано» «Согласовано» «Утверждено» Руководитель мо заместитель |
| «Согласовано» «Согласовано» «Утверждаю» Габриелян О. С. Химия. 9 класс: учебник для общеобразовательных учреждений. – М.: Дрофа, 2008, 2009 | | Согласовано согласовано утверждено Программа формирования универсальных учебных действий у обучающихся на ступени начального общего образования |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... «Согласовано» «Согласовано» «Утверждено» Руководитель мо заместитель | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... «Согласовано» «Согласовано» «Утверждено» Заместитель руководителя по увр |
| Рабочая программа Муниципальное бюджетное образовательное учреждение «Согласовано» «Согласовано» «Утверждаю» Руководитель шмо заместитель директора по увр директор мбоу | | Мбоу «Малокибечская оош им. А. Я. Яковлева» Согласовано: Согласовано: Утверждено Европы, Азии, и России в частности, а также их места в истории мировой цивилизации |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... «Улюнханская средняя общеобразовательная школа «Согласовано» «Согласовано» «Утверждено» | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... «Улюнханская средняя общеобразовательная школа «Согласовано» «Согласовано» «Утверждено» |
