Учебно-методический комплекс по дисциплине экология составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального
Скачать 2.59 Mb.
|
Симбиоз растений с микробами, способными к азотфиксации Большая часть биомассы производится симбиотическими комплексами растений с грибами и другими микроорганизмами. Мутуализм между животными-опылителями и цветковыми растениями Широко распространен мутуализм животных с микроорганизмами, населяющими кишечник, переваривание клетчатки в пищеварительном тракте зависит от деятельности микроорганизмов.
Воздействие конкурирующих видов друг на друга. Межвидовая конкуренция может возникать только тогда, когда несколько видов используют одни и те же ресурсы. Часто конкурируют между собой близкие виды. За ресурсы конкурируют и особи одного вида - это внутривидовая борьба. Конкуренция есть лишь тогда, когда общий ресурс ограничен. Когда ресурс имеется в избытке, даже между видами с очень близкими потребностями конкуренции нет. Наземные организмы не конкурируют за кислород, поскольку в атмосфере его достаточно. Воздействие конкурентов друг на друга состоит в том, что у них снижается плодовитость, выживаемость и скорость роста. В результате численность и биомасса каждого вида оказываются меньше, чем в тех же условиях, но в отсутствии конкуренции. Экспериментальные исследования конкуренции проводились отечественным ученым Г. Ф. Гаузе в начале 30-х годов. Им был сформулирован принцип конкурентного исключения (принцип Гаузе). Он звучит так: "Если два конкурирующих вида сосуществуют в стабильных условиях, то это происходит благодаря дифференциации ниш, т. е. разделению реализованных ниш этих видов; если, однако, такой дифференциации не происходит, ей препятствуют условия среды, то тогда один из конкурирующих видов будет истреблен или вытеснен другим; такое вытеснение происходит тогда, когда реализованная ниша более сильного конкурента полностью перекрывает те части фундаментальной ниши более слабого конкурента, которые имеются в данном местообитании." Конкурентное исключение происходит тогда, когда ниши сосуществующих в стабильных условиях конкурентов полностью перекрываются. Ограниченная применимость "принципа конкурентного исключения". Сосуществование конкурирующих видов и способы разделения ниш. Принцип Гаузе вступает в действие, лишь когда виды конкурируют. Часто нелегко установить имеет ли место конкуренция в природных условиях. Кроме того, чтобы принцип Гаузе выполнялся, необходима стабильность условий. В природе полной стабильности никогда не бывает, а колебания условий среды могут оказывать очень существенное влияние на конкуренцию. В природе за один ресурс могут конкурировать более двух видов; это тоже может влиять на исход конкуренции. Если в природе два вида конкурируют и сосуществуют, можно предполагать, что это происходит благодаря разделению ниш. Конкуренция может возникать лишь при достаточно высокой плотности популяций, когда ресурсов начинает "не хватать на всех". Условия среды и потребляемые ресурсы часто неоднородны Насекомые, которыми питаются птицы, различаются по размерам, по степени защищенности, местообитанию. Эффективность потребления разных ресурсов одним видом неодинакова. Есть "любимая" пища, добывать которую обычно выгодно. Добывание пищи определенного типа часто требует специальных адаптации. Можно выделить три основных способа разделения экологических ниш сосуществующих видов: в пространстве, во времени и по ресурсам. Часто два или сразу все три способа сосуществуют 20 видов муравьев могут сосуществовать в одном месте пустыни. Один вид обитает в термитниках, два кормятся в кронах саксаула, остальные добывают пищу па поверхности почвы. По составу пищи они делятся на три группы: одни питаются семенами - карпофаги, другие живыми насекомыми -зоофаги и их трупами - некрофаги. Один вид питается исключительно тлей, другие разнообразными насекомыми. Одни добывают пищу днем, другие -ночью. 47.3 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТИПА "ЖЕРТВА - ЭКСПЛУАТАТОР" (хищничество) Организмы, питающиеся живой органикой, могут быть названы эксплуататорами, а организмы, используемые в пищу - жертвами. При отношениях "жертва - эксплуататор" одна из особей получает выгоду (питательные вещества и энергию), а другой особи наносится вред. Влияние эксплуататоров на жертву и влияние потребления ПИЩИ на эксплуататоров. Истинные хищники обычно убивают свою жертву при нападении. Когда жертве удается вырваться из лап хищника, полученные ранения ведут к снижению жизнеспособности, замедлению роста, понижению плодовитости. Велико отрицательное воздействие животных на растения Сдирание коры с деревьев зайцами нарушает транспорт веществ. Животные часто переносят вирусы растений - корневые нематоды. Эксплуататоры влияют на плодовитость растений, разрушая их или питаясь семенами. Количество и состав пищи оказывает разнообразное влияние на эксплуататоров. Если с пищей поступает больше энергии, чем затрачивается на обмен, то эта энергия может быть направлена на рост или размножение, а также па процессы, связанные с выращиванием потомства, защитой территорий и т.д. Важное значение для эксплуататоров имеет качество пищи. Особенно велика его роль для растительноядных животных: при видимом изобилии пищи их плодовитость и выживаемость часто резко снижается при ухудшении ее качества. Воздействие хищников на популяции жертв. Периодические колебания численности в системе "хищник - жертва". Эксплуататоры оказывают различное воздействие на популяции жертв, и не всегда отрицательное. Многие хищные позвоночные не подрывают численности жертв, и приводят ее к стабилизации; они изымают часть молодняка и животных лишенных кормового участка, что не дает популяции жертв резко подорвать свои кормовые ресурсы. Нередко полное уничтожение хищников приводило сперва к резкому увеличению численности жертв, а затем к ее катастрофическому падению из-за эпизоотии или подрыва кормовой базы. Многие хищники не способны предотвращать вспышки численности жертв, так как у них скорость роста популяции ниже, чем у жертв. Поэтому наблюдаются циклические колебания численности хищника и жертвы, причем эти циклы тесно связаны во времени: за подъемом численности жертв е некоторым запаздыванием следует подъем численности хищника, после которого численность жертв начинает падать. Классический пример колебания численности зайцев и рысей в Канаде. Колебания численности в системе "хищник -жертва" зависят от разных факторов: способности хищников и жертв к миграциям, неоднородности среды, наличия других источников пищи и т. д. Влияние пищевых связен на состав и структуру сообществ. Состав и структура сообществ во многом определяется взаимоотношениями "жертва -эксплуататор". Хищники и паразиты регулируют численность , входящих в сообщества видов. Пищевые связи в большинстве сообществ весьма сложны; большинство видов жертв потребляется несколькими эксплуататорами, а большинство эксплуататоров используют несколько видов жертв, многие хищники сами служат пищей хищникам высшего порядка, имеют своих паразитов. В таких системах с многочисленными обратными связями вспышки численности каких-либо видов - явление редкое. Иногда наблюдается полное истребление хищниками отдельных видов. Вселение крыс на океанические острова приводило к полному истреблению местных видов птиц и рептилий. В степи выпас парнокопытных необходим для нормального сосуществования растительности, при прекращении выпаса степной ковыль вытесняет другие виды растительности. Хищники способствуют и увеличению видового разнообразия Виды, побеждающие в конкуренции, часто оказываются наиболее уязвимыми в качестве жертв. Умеренная по интенсивности эксплуатация обычно способствует поддержанию видового разнообразия. 47.4, МУТУАЛИЗМ И ЕГО РОЛЬ В СООБЩЕСТВАХ Типы мутуалистических взаимоотношений. Мутуализм делят на облигатный (обязательный для одного или для всех видов- партнеров) и факультативный (необязательный). Есть многие виды "почти облигатного" мутуаализма, когда вид, лишенный симбионтов, может существовать, но медленнее растет, или теряет способность к размножению, или способен жить в узком диапазоне условий. Другая классификация мутуализма основана на пространственных отношениях между партнерами. Виды - мутуалисты могут жить отдельно один от другого. Тогда их взаимоотношениях связаны со сложным поведением одного или обоих партнеров. В других случаях один организм живет на поверхности другого. При эндосимбиозе одни организмы живут внутри других; при этом различают случаи внутриклеточного эндосимбиоза и внеклеточного (микробы, обитающие в пищеварительном тракте животных и человека). Роль мутуализма в образовании органического вещества. В лишайниковых тундрах и пионерских сообществах скал основными продуцентами являются лишайники. Лишайник - мутуалистическое сожительство гриба и водоросли. Входящий в состав лишайника гриб получает от водоросли продукты фотосинтеза и специфические ростовые вещества. Сине-зеленые водоросли. входящие в состав некоторых лишайников, способны фиксировать атмосферный азот. Какую пользу от сожительства с грибом получают водоросли неясно. Мутуализм с грибами часто встречается у высших растений. Грибница грибов-мутуалистов окружает корни и врастает меду клетками растения, она всасывает из почвы фосфор, азот и другие элементы минерального питания и снабжает ими растение. Растение снабжает гриб органическими веществами (углеводами). Важную роль играет симбиоз растений с микробами, способными к азотфиксации. Микроорганизмы снабжают растения соединениями азота, а от него получают углеводы, т.е. продукты фотосинтеза. Такой симбиоз позволяет растениям селиться на почвах, бедных азотом. В телах многих прозрачных животных обитают микроскопические водоросли. Мутуализм коралловых полипов и водорослей - зооксантелл обеспечивает продукцию биомассы на коралловых рифах. Большая часть продукции на Земле производится симбиотическими комплексами растений с грибами и другими микроорганизмами. Мутуализм и переработка органики. Большую роль играет мутуализм и во взаимоотношениях животных с растениями и в переработке органического вещества в экосистеме. Всем известен мутуализм между животными-опылителями и цветковыми растениями. Очень широко распространен мутуализм животных с микроорганизмами, населяющими их кишечник. У всех животных и человека кишечный тракт населен разнообразными микробами., часть из них комменсалы, а часть - мутуалисты. Он играют важную роль в усвоении пищи хозяином, продуцируя или помогая усваивать витамины, подавляя болезнетворных микробов. Особенно велика роль микробов - мутуалистов в жизни растительноядных животных, они вырабатывают ферменты, расщепляющие клетчатку. У водных растений распространена группа эндосимбионтов -хемоавтотрофные бактерии, они являются основными продуцентами органического вещества. 48. СОСТАВ И СТРУКТУРА СООБЩЕСТВ 48.1 ВИДОВОЕ БОГАТСТВО И ВИДОВОЕ РАЗНООБРАЗИЕ. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ВИДОВОЕ РАЗНООБРАЗИЕ. Самый простой показатель разнообразия сообщества - число видов, входящих в его состав. Число видов, обнаруживаемых в пробе, называется видовым богатством, оно характеризует качественный состав, но не говорит о количественных соотношениях видов. В большинстве сообществ есть виды доминанты, преобладающие по численности в биомассе. Видовое разнообразие - показатель, учитывающий и число видов и степень их обилия. На видовое разнообразие влияют возраст сообщества .устойчивость климата, продуктивность, пространственная структура сообщества и его положение среди других сообществ. Сообщества, существующие миллионы лет более разнообразны вследствие дробления ниш в ходе дивергенции. Молодые сообщества менее разнообразны. Наиболее разнообразны тропические леса - наиболее древние и стабильные сообщества. На разнообразие сообщества влияет количество образуемого вещества -продуктивность, с ростом продуктивности растет и разнообразие.. Существенно влияет на разнообразие и неоднородность среды. Особый фактор - островное положение или островная структура сообществ. Экологическая структура сообществ - это соотношение групп видов, занимающих определенные экологические ниши и выполняющих определенные функции в сообществах. Сходство экологической структуры сообществ, имеющих разный видовой состав - одно из замечательных явлений. Оно позволило выделить типы биомов (пустыню, степь, саванны, широколиственный лес.) Видовой состав их на разных континентах несходен, но в них присутствуют виды растений и животных, имеющих сходный облик и играющих одинаковую роль в однотипных сообществах. Такие виды, занимающие сходные экологические ниши называются двойниками или экологическими эквивалентами. Они возникают в ходе параллельной или конвергентной эволюции. 48.2 ПРОБЛЕМА ГРАНИЦ СООБЩЕСТВ. РАЗЛИЧНЫЕ ВЗГЛЯДЫ НА ЦЕЛОСТНОСТЬ СООБЩЕСТВ. СМЕНА СООБЩЕСТВ -СУКЦЕССИЯ Существует две точки зрения по этому вопросу. Согласно первой -состав сообществ случаен и определяется просто тем, какие виды могут жить в данных условиях, а границы между сообществами проводятся для удобства. На самом деле сообщества плавно переходят одно в другое. Согласно второй точке зрения, сообщество -нечто вроде сверхорганизма. а его части - популяции разных видов пригнаны друг к другу в процессе совместной эволюции, как органы в пределах организма. Доводы в пользу этой теории: целостность сообщества сохраняется и при их смене входе эволюции, например при суксцессиях. Сукцессия - несезонная, направленная и непрерывная последовательность появления и исчезновения видов в данном местообитании. Это и смена населения лужицы но мере ее высыхания; и смена сообществ, приводящих к появлению леса на месте заброшенного поля; и зарастание небольшого озера с последующим появление на его месте болота, а затем леса. При этом происходит смена одних комплексов растений другими. Параллельно меняется и животный мир. Концепция климакса. Сообщество, стабильное при отсутствии внешних нарушений, называют климаксным (или климаксом), а сообщества, сменяющие друг друга в ходе сукцессии - сериальными. Состав видов климаксного сообщества зависит в большей мере от макроклимата. Для завершения большинства сукцессии требуются сотни и тысячи лет (в умеренном поясе от 200-300 до 1000 лет), поэтому в одном климатическом поясе бок о бок продолжают существовать десятки разных сообществ. Длительность сукцессии зависит от местных условий. Периодические пожары, наводнения, вырубка лесов может отбрасывать сообщества на более ранние стадии сукцессии. Климакс Подмосковья - дубрава с подлеском из орешника и доминированием осоки волосистой в травяном покрове. Но на большей части Московской области сообщества испытывают частые нарушения из-за деятельности человека и находятся на разных стадиях вторичных сукцессии.
При заменен одного сообщества другим прежде всего меняется видовой состав. Однако большинство растений входит в состав определенных ассоциаций. Среди них различают виды-доминанты, господствующие в отсутствии нарушений, и эксплеренты - они конкурентно слабее доминантов, но быстро захватывают участки, где покров доминантов нарушен. Среди доминантов виды-эдификаторы образуют ярус, в наибольшей степени формирующий характерную для сообщества среду, при уничтожении этого яруса не могут существовать и остальные ярусы. Есть виды ценофобы - "нелюбящие сообщества" (сорняки, селящиеся на пустырях и свалках, где растительность уничтожена человеком), они расселяются на участках, лишенных растительности, а затем вытесняются растениями сукцессионного ряда. В ходе сукцессии растет биомасса сообщества, меняется и видовое богатство. Видовое разнообразие по ходу сукцессии обычно растет. 48.4. СООБЩЕСТВА И ЭВОЛЮЦИЯ. ПРИЧИНА ЭКОЛОГИЧЕСКИХ КАТАСТРОФ ПРОШЛОГО. Облик современных сообществ сформировался в ходе эволюции, длившейся десятки и сотни миллионов лет. Сообщество как целостная система влияет на эволюцию своих составных частей - видов. Этим воздействием можно объяснить две важнейшие черты макроэволюции: направленность и неравномерность темпов. Направленность эволюции - сохранение определенной тенденции в течение длительного времени в эволюции данной группы. Результат направленной эволюции - возникновение конвергенции и параллелизм. Именно в результате параллельной или конвергентной эволюции возникают экологические эквиваленты. Сходная черта сообществ определяет параллельную эволюцию видов: сообщество определенного типа представляет собой ограниченный набор возможных экологических ниш, которые могут занять виды в ходе эволюции. Неравномерность темпов эволюции характерна для большинства крупных таксонов, хорошо изученных палеонтологами. Периоды медленной плавной эволюции чередуются с более короткими периодами быстрой менее направленной эволюции, в течение которых многие старые таксоны вымирают, а их место занимают новые. Периоды вымирания и последующего быстрого видообразования часто совпадают по времени в разных группах организмов, входящих в состав одних и тех же сообществ. Преобладание медленной эволюции в историческом развитии таксонов объясняется влиянием сообщества на эволюцию его членов. Каждая популяция, входящая в состав сообщества, испытывает мощное и разнообразное воздействие популяций других видов. Это воздействие выступает в роли регулирующих факторов, снижающих темпы эволюции и ограничивающих ее возможные направления. Любое сообщество регулирует условия среды, почти всегда делая их более стабильными. В более стабильной среде усиливается стабилизирующий отбор. Уменьшается изменчивость организмов -биотическая среда становится более предсказуемой, и стабилизирующий отбор еще более усиливается. Такая система с положительной обратной связью снижает вероятность крупных эволюционных изменений. Другой механизм снижения темпов эволюции - снижение численности, В большинстве сложных сообществ биотические факторы, зависящие от плотности, стабилизируют численность популяций. При этом снижается влияние дрейфа генов. Все эти механизмы позволяют сообществу регулировать эволюцию видов и длительно поддерживать устойчивость. Если механизмы устойчивости нарушаются, может начаться период быстрой эволюции, приводящий к разрушению сложившегося сообщества и его замене другим. Такие разрушения сообществ (экологические кризиса) неоднократно имели место в прошлом. Экологические катастрофы прошлого, их причины и последствия. Одна из экологических катастроф - смена наземных сообществ в середине мелового периода, связанная с широким распространением цветковых растений. Вытеснение сообщества голосеменных и появление на их месте цветковых вызвало крупные вымирания, а затем лавинообразное возникновение новых таксонов среди млекопитающих, рептилий и особенно среди насекомых. К смене сообществ в ходе эволюции могут приводить внутренние факторы, например появление ценофобных видов, нарушающих сукцессию. 48.5 КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ И ПОТОК ЭНЕРГИИ В ЭКОСИСТЕМАХ. ПРОДУКТИВНОСТЬ ЭКОСИСТЕМ. Экосистема — не просто сумма популяций и условии существования среды, а система взаимодействий между ними. Благодаря этим взаимодействиям у экосистем появляются новые свойства, главное из которых -способность к самоподдержанию. Экосистемы самоподдерживаются благодаря круговороту веществ и потоку энергии. В озеро поступает энергия в виде энергии солнечного света. Водные растения за счет световой энергии синтезируют органические вещества из углекислого газа и воды. Автотрофные организмы, способные к синтез) органических веществ из неорганических, по их роли в сообществе являются продуцентами (образователи). Растения идут в пищу животным, которые сами неспособны к синтезу органики из неорганики. Такие гетеротрофы называются консументами (потребители). Бактерии и грибы, играющие главную роль в разложении органики, называются редуцентами (разрушители). Органическое вещество, образованное растениями, переходит в тела животных, а затем при участии бактерий вновь превращается в неорганические вещества, усваиваемые растениями. В экосистеме осуществляется круговорот веществ. В синтезируемых продуцентами органических соединениях запасена энергия, полученная экосистемой от Солнца. Часть ее пойдет на нужды продуцентов - расходуется на транспорт веществ, процессы синтеза, рассеивается в виде тепла в ходе клеточного дыхания. Поэтому для консументов доступна лишь часть энергии, запасенная продуцентами. Еще меньшую часть энергии могут использовать консументы, питающиеся другими консументами. Часть энергии, рассеивая в виде тепла, не может быть использована в виде биомассы. Поэтому необходим постоянный приток энергии, чтобы сообщество могло существовать. 48.6 БИОМАССА И ПРОДУКЦИЯ. ПРОДУКТИВНОСТЬ ОСНОВНЫХ ЭКОСИСТЕМ. Биомасса и продукция - показатели, лежащие в основе жизнеобеспечения сообществ и человечества как части биосферы. Биомасса, или урожай на корню, - масса органического вещества, заключенного в телах живых организмов на единице площади. Биомасса может быть как живой, так и мертвой. Продукция - прирост биомассы за единицу времени. Различают первичную и вторичную продукцию. Первичная продукция - органическое вещество, которое образуют продуценты в процессе фотосинтеза или хемосинтеза. Вторичная продукция - биомасса, образуемая за единицу времени всеми редуцентами и консументами. Лишь часть энергии света, получаемой земной поверхностью используется растениями. Из коротковолнового излучения Солнца только 44% относится к фотосинтетически активной радиации (ФАР). Часть света падает на поверхность, лишенную растительности, а свет попадающий на растения, частично улавливается хлоропластами. Лишь менее 25% энергии ФАР первоначально накапливается в виде органического вещества растений. Это запасенная энергия - валовая первичная продукция (ВПП). Значительный процент ВПП расходуется на дыхание самими растениями: в лесах умеренной зоны - 50-60%, а в тропических лесах - до 80%. Оставшаяся часть энергии доступная консументам - это чистая первичная продукция (ЧПП). Ученые определили среднюю продуктивность наземных и водных сообществ. 48.7 ТРОФИЧЕСКИЕ УРОВНИ. ПИРАМИДЫ ЧИСЛЕННОСТИ, БИОМАСС И ЭНЕРГИЙ. Цепи питания - ряд видов или групп, каждое предыдущее звено в котором служит пищей следующему. Одноклеточные планктонные водоросли поедают животные - фильтраторы. Их в свою очередь потребляют хищные личинки комаров. Этими личинками питаются некрупные рыбы, напр. плотва, которая становится добычей щуки. Такая последовательность питающихся друг другом организмов называется трофической цепью. Составляющие эту цепь популяции относятся к разным трофическим уровням: - первый трофический уровень - продуценты - растения, - второй - питающийся ими - консументы 1 порядка -растительноядные, - третий - консументы 2.3 -го порядка - плотоядные т. д. Экологическая пирамида или пирамида (цепь) биомасс - соотношение между продуцентами, консументами и редуцентами в экосистеме, выраженное в их весе и изображенное в виде графической модели. В наземных системах абсолютная масса продуцентов больше, чем консументов, консументов больше, чем редуцентов. В некоторых водных системах может быть наоборот. Аналогичным образом в экосистемах представлена пирамида энергий. Соотношение численностей, биомасс и продукций (потоков энергии) популяций, относящихся к последовательным трофическим уровням, называют экологической пирамидой. Наиболее разнообразны пирамиды численностей. В сообществе планктона численность продуцентов обычно в десятки и сотни раз больше численности консументов, а в лесу тысячи консументов (насекомые, клещи, нематоды) могут питаться одной крупной особью дерева - продуцента. Биомасса продуцентов в большинстве случаев максимальна, а биомасса организмов каждого последующего уровня меньше предыдущего. Однако в некоторых сообществах биомасса консументов 1-го порядка бывает больше биомассы продуцентов. Пирамиды потоков энергии никогда не бывают "перевернутыми": следующий трофический уровень может пропустить через себя лишь часть энергии, усвоенный предыдущим уровнем. Правило десяти процентов: Продукция следующего трофического уровня обычно меньше 10% от предыдущего, 90% и более составляет не использованная, не усвоенная и израсходованная на дыхание энергия. На каждом этапе пищевой цепи теряется 90% энергии, то есть 10% пищи переходит во вновь построенное вещество тела животного. Таким образом, масса организмов на каждой ступени пищевой цепи должна примерно в 10 раз превышать массу организмов на следующей ступени. Именно поэтому трофические цепи не могут быть длинными. Консументы 4 и 5-го порядков всегда имеют очень низкую биомассу и продукцию: ведь они могут использовать не более 0,01 - 0,001% от ЧППП. 48.9 ТРОФИЧЕСКИЕ ЦЕПИ И ТРОФИЧЕСКИЕ СЕТИ. В любом сообществе кроме консументов, питающихся биомассой есть потребители детрита - животные - детритофаги (бактерии, грибы). Пищевые цепи потребителей мертвой органики называют детритными, а цепи, где пищей служит живая органика – пастбищными. Детритпые пищевые цепи играют важную роль в сообществах. Например, в лесу биомасса и продукция населения почвы в 10 раз больше, чем животных надпочвенных ярусов. Во многих наземных сообществах до 98% всей вторичной продукции дают редуценты - микроорганизмы. Во всех сообществах планеты па долю редуцентов приходится более половины вторичной продукции. Детритные пищевые цепи бывают довольно длинными. Животные пропускают детрит через кишечник, измельчают его: их экскременты служат благоприятной средой для развития бактерий и грибов. Многие животные-детритофаги поедают не столько мертвую органику, сколько поселившиеся на ней бактерии и грибы. В детритные цепи могут входить и хищники. Например: мертвые ткани растений - грибы - многоножки кивсяки - их экскременты-грибы - ногохвостики - хищные клещи - хищные многоножки - их трупы -бактерии. В природе существуют трофические цепи, в которых многие популяции принадлежат сразу к нескольким трофическим уровням. Один и тот же организм может питаться консументами 1 и 2-го порядка; многие животные едят живые и отмершие растения. Благодаря сложности трофических связей выпадение какого-то одного вида почти не сказывается на сообществе. Пищу исчезнувшего вида начинают потреблять другие пользователи, питавшиеся им виды находят новые источники пищи, и в целом в сообществе сохраняется равновесие.
Пути вещества и энергии в экосистемах в значительной степени совпадают. Круговорот веществ никогда не бывает полностью замкнутым: органические и неорганические вещества частично выносятся за пределы сообщества, и в тоже время их запасы пополняются за счет внешних источников. Вещества могут вымываться и выноситься водой и ветром, поступать в атмосферу в виде газов, покидать сообщество при миграции организмов. В сообщество вещество поступают с осадками, пылью, при биологической фиксации атмосферных газов, и др. Круговорот азота был подробно изучен в лесных экосистемах. Поступление и вынос азота невелики по сравнению с его количеством, включенным в круговорот. Наиболее важный источник поступления азота - биологическая азотфиксация. Лишь небольшой процент азота содержится в почве в виде доступных для растений растворенных неорганических веществ. Основная часть азота находится в составе органических веществ и химически связана с частицами почвы. Когда лес вырубают, увеличивается сток воды с данного .участка, что приводит к разрушению почвы. При этом вынос водой азота в виде нитратов увеличивается в десятки раз. В результате резко снижается плодородие почвы. Сообщества резко отличаются по содержанию азота в надземной и поземной биомассе растений и в мертвом органическом веществе. В холодных районах азот и другие биогенные элементы накапливаются в медленно разлагающейся мертвой органике. В тропиках мертвая органика быстро разлагается, основная доля биогенных элементов заключена в биомассе растений. Поэтому вырубка экваториальных лесов эквивалентна потери биогенных элементов. Земледелие на освободившихся землях требует использования большого количества минеральных удобрений, а для восстановления продуктивности естественным путем может потребоваться несколько столетий. Нарушение круговорота на любом из этапов непременно окажет воздействие на все остальные этапы. При этом может возрастать потеря биогенных элементов, и в результате снижается продуктивность сообщества. 49. БИОСФЕРА И МЕСТО В НЕЙ ЧЕЛОВЕКА 49.1 ПРИНЦИПЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ БИОСФЕРЫ В естественных экосистемах использование ресурсов и избавление от отходов осуществляется благодаря круговороту элементов - углерода, фосфора, азота, воды и др. Наличие круговорота делает биосферу единой. Экосистемы существуют за счет не загрязняющей среду и практически вечной солнечной энергии, количество которой постоянно и избыточно. Экосистеме присуща способность саморегулирования, что делает ее достаточно устойчивой, пластичной к возможным воздействиям. Однако процессы саморегуляции не беспредельны. Появление человека коренным образом изменило состояние отдельных экосистем и биосферы в целом. В 20 пеке человек стал главной силой, преобразующей биосферу. Только за один год добыча горных пород из недр планеты достигает 150 млрд. т, в процессе распашки почв перемещается масса земли в 20 раз, превосходящая снос в моря и океаны текущими водами и в 3 раза - количество вулканических продуктов за этот срок. Масштабы воздействия человека на биосферу стремительно возрастают, он оказывает существенное влияние на климат, гидрологический режим на огромных территориях, растительный и животный мир. В хозяйственной деятельности происходят нарушения основных принципов существования биосферы, и в результате появляются экологические проблемы. Биосфера едина, поэтому нарушение ее в одной точке может пагубно сказаться вдали от нее. Воздушные и океанические течения переносят на значительные расстояния многие токсичные элементы, вызывая загрязнения обширных территорий. Скандинавские страны находятся под большим влиянием выбросов вредных веществ промышленностью Германии. Выбросы собственного производства здесь невелики, однако леса, озера сильно изменены под влиянием трансграничного переноса. В крови пингвинов в Антарктиде обнаружен пестицид ДДТ, хотя он никогда не применялся на материке, он вынесен с полей, через реки и моря в океан, где попал в организм рыб, которыми питаются пингвины. Отдельные виды птиц на Атлантическом побережье, например, буревестники исчезли по той же причине. Биологические системы Земли имеют замкнутый безотходный круговорот веществ. Хозяйственная деятельность человека создает огромное количество отходов, которое природа не в состояние переработать. Человек умеет синтезировать 10 млн. веществ и производит в больших масштабах - 50 тысяч, а в особо крупных - 5 тыс. веществ. Новые созданные человеком вещества выбрасываются в атмосферу, водные источники, почву. Эти соединения абсолютно чужды природе. Возникает проблема загрязнения среды, сохранения и утилизации промышленных, бытовых и радиоактивных отходов. Биосфера является саморегулирующейся системой, но влияние человека может привести катастрофическим изменениям. Повышение уровня радиации приводит к увеличению мутаций живых организмов (уродства, наследственные заболевания, потерн ценных наследственных признаков). На низких ступенях развития человеческого общества взаимодействие человека с природным окружением носило локальный характер, но с ростом численности населения, расселения его по поверхности Земли остается все меньше территорий, не охваченных деятельностью человека. Особенно обострилась проблема взаимоотношений хозяйственной деятельности человека с природой в 60 -70-е годы 20-го века, когда резко возросли объемы промышленной и сельскохозяйственной продукции, добычи природных ресурсов. Все быстрее увеличивалась численность населения нашей планеты. Нагрузки на отдельные экосистемы планеты и биосферу стали ощутимыми. Во всем мире заговорили об экологическом кризисе, под которым понимают превышение возможностей природы к саморегулированию, нарушение устойчивых связей между отдельными компонентами экосистем, угрозу потери природных ресурсов. В результате происходит увеличение заболеваемости и смертности населения. Человечество оказалось перед угрозой разрушения среды своего обитания. В эти годы стали закладываться основы экологического движения в мире, формироваться научная концепция развития человечества с учетом экологического фактора. С этой целью был создан Римский клуб - международная неправительственная некоммерческая организация, объединяющая ученых, общественных деятелей, деловых людей многих стран. Предостережением человечеству является вывод сделанный членами клуба: если не изменить существующие тенденции роста численности населения, истощения ресурсов, загрязнения среды, то уже в ближайшие годы может начаться серия локальных экологических катастроф. В 1992 году в Рио-де -Жанейро на конгрессе клуба было отмечено, что центры загрязнения стремительно перемещаются в развивающиеся страны, продолжается разбазаривание ресурсов, накапливание токсичных веществ, нарушающих среду обитания и здоровье людей. Для обеспечения устойчивого развития мира необходимы:
Рациональное природопользование
49.2 ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ Для устойчивого развития природы и общества необходимо изучать природные ресурсы и определять оптимальные пути их эксплуатации. Природные ресурсы - вещества и энергия природы, которые используются в хозяйственной деятельности человека для удовлетворения потребностей. | ||||||
Похожие:
 | Учебно-методический комплекс по дисциплине «Иностранный язык» составлен... Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального... | | Учебно-методический комплекс по дисциплине «Иностранный язык» составлен... Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
 | Учебно-методический комплекс дисциплины «экология» Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального... | | Учебно-методический комплекс дисциплины «экология» Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
| Учебно-методический комплекс дисциплины «экология» Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального... | | Учебно-методический комплекс по дисциплине «Экология» составлен в... Дисциплина входит в федеральный и региональный компонент цикла общих математических и естественнонаучных дисциплин и является обязательной... |
| Учебно-методический комплекс Охрана труда на предприятии отрасли... Учебно-методический комплекс Охрана труда на предприятии отрасли составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного... | | Учебно-методический комплекс «Экономика отрасли» составлен в соответствии... Учебно-методический комплекс «Экономика отрасли» составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта... |
| Примерная структура, состав и содержание учебно-методического комплекса... Учебно-методический комплекс по дисциплине «Социология рекламной деятельности» составлен в соответствии с требованиями Государственного... | | Учебно-методический комплекс по дисциплине «Поведение потребителей» Составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования |
| Учебно-методический комплекс Специальности: 032401 Учебно-методический комплекс «Деловые переговоры и деловая переписка на английском языке» составлен в соответствии с требованиями... | | Учебно-методический комплекс по дисциплине опд ф. 06 Экология и рациональное... Барагунова Елена Ахмедовна, к б н., доцент, преподаватель кафедры общей биологии, экологии и природопользования |
| Учебно-методический комплекс по дисциплине «Социальная философия»... Учебно-методический комплекс по дисциплине «Социальная философия» составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного... | | Учебно-методический комплекс по дисциплине: Товароведение, экспертиза... Составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности... |
| Учебно-методический комплекс по дисциплине «конфликтология» Составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования для экономических... | | Учебно-методический комплекс по дисциплине история религий Составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования для экономических... |
