Терминът "екосистема" е предложен от английския еколог А. Тансли (1935 г.).

Според едно от определенията екологична система(екосистема) - съвкупност от популации на различни видове растения, животни и микроби, които взаимодействат помежду си и със своята среда по такъв начин, че тази колекция продължава да съществува за неопределено време. Примери за екологични системи: ливада, гора, езеро, океан, капка вода, взета от езеро, планетата Земя като цяло и др.

Съставът на екосистемата е представен от абиотични компоненти на неживата природа и биотични компоненти на живата природа.

Абиотични компоненти -Това:

Неорганични вещества и химични елементи, участващи в обмена между живата и мъртвата материя (вода, кислород, калций, магнезий, желязо, азот, фосфор и др.).

Органични вещества, свързващи абиотичните и биотичните части на екосистемите (въглехидрати, мазнини, аминокиселини, протеини);

Биотични компоненти- това са всички живи организми.

Функциониране на екосистематасе осигурява от взаимодействието на три основни компонента: общност, енергиен поток и циркулация на веществата.

От гледна точка на пространствената структура в природните системи се разграничават две нива:

Горен - автотрофен,или "зелен пояс" на Земята, който включва растения или части от тях, съдържащи хлорофил;

Нисък - хетеротрофен,или кафявия пояс на Земята, който включва почви или дънни седименти, където преобладават процесите на разлагане на мъртва органична материя на растения и животни.

Екосистемите съществуват навсякъде – във вода и на сушата, в сухи и влажни зони, в студени и горещи зони. Те изглеждат различно и включват различни видове растения и животни. „Поведението“ на всички екосистеми обаче има и общи аспекти, свързани с фундаменталното сходство на протичащите в тях енергийни процеси.

Едно от основните правила, на които се подчиняват всички екологични системи, е Принцип на Льо Шателие-Браун, добре познат във физиката. Когато външно въздействие изведе системата от състояние на устойчиво равновесие, това равновесие се измества в посоката, в която ефектът от външното въздействие е отслабен.

Когато изучават екосистемите, те анализират преди всичко потока на енергия и циркулацията на веществата между съответния биотоп и биоценоза. Екосистемният подход отчита общата организация на всички общности, независимо от местообитанието. Това потвърждава сходството на структурата и функционирането на сухоземните и водните екосистеми.

Според дефиницията на В. Н. Сукачев, биогеоценоза(от гръцки биос- живот, гео- Земята, ценоза- общност) е съвкупност от хомогенни природни елементи (атмосфера, скала, растителност, фауна и света на микроорганизмите, почвата и хидроложките условия) в определена област от земната повърхност. Контурът на биогеоценозата се установява по границата на растителното съобщество (фитоценоза).

Термините „екологична система” и „биогеоценоза” не са синоними. Екосистема е всяка съвкупност от организми и техните местообитания, включително например саксия, мравуняк, аквариум, блато, пилотиран космически кораб. В изброените системи липсват редица характеристики от дефиницията на В. Н. Сукачев и на първо място „гео“ елемента - Земята. Биоценозите са само природни образувания. Въпреки това, биоценозата може да се разглежда напълно като екосистема. По този начин понятието "екосистема" е по-широко и напълно обхваща понятието "биогеоценоза". „Биогеоценозата“ е частен случай на „екосистема“.

Най-голямата естествена екосистема на Земята е биосферата. Границата между голяма екосистема и биосферата е толкова произволна, колкото и между много други концепции в екологията. Разликата се състои главно в такива характеристики на биосферата като глобалност и по-голяма условна затвореност (с термодинамична отвореност). Други екосистеми на Земята практически не са затворени в материално отношение.

Биоми- най-големите сухоземни екосистеми, съответстващи на основните климатични зони на Земята (пустинни, тревисти и горски).

Водни екосистеми- основните екосистеми, съществуващи във водната сфера (хидросфера). Понякога в литературата има подобна, но по-малко ясна класификация, като основно се разграничават тропическите гори, саваните, пустините, степите, умерените гори, иглолистните дървета (тайгата) и тундрата.

Всеки биом съдържа редица по-малки, взаимосвързани екосистеми. Някои от тях могат да бъдат много големи, обхващащи милиони квадратни километри, докато други могат да бъдат малки, като малка гора. Важното е, че всяка екосистема може да се определи като повече или по-малко специфична група от растения и животни, взаимодействащи помежду си и с околната среда. Например, лесно е да се разграничат много видове водни екосистеми (потоци, реки, езера, езера, блата и др.) или да се разделят океаните на отделни екосистеми (коралови рифове, континентален шелф, бездна и др.). Ясните граници между екосистемите са рядкост, обикновено между тях има преходна зона със свои собствени характеристики.

На границата на две екосистеми, например в края на гората, се срещат едновременно представители на горски и ливадни видове. Контрастът на околната среда и следователно по-голямото изобилие от екологични възможности поражда „уплътняване на живота“, т.нар. правило за ръбов ефект, или екотоново правило(от гръцки тонос -Връзка). Добре известно е, че в краищата на гората животът е по-богат, но в нейните дълбини, както и в средата на поляната, той е по-малко разнообразен. В природата всичко съществува само заедно и две съседни формации могат плавно да се трансформират една в друга.

Свързана информация:

1. III. Техника на измерване и формули за изчисление. I. Цели на работата: определяне на ускорението на свободното падане от периода на трептене на математически и обратни физически махала

ЕКОСИСТЕМИ

Основният обект на екологията е екологична система или екосистема –пространствено определена съвкупност от живи организми и техните местообитания, обединени от материално-енергийни и информационни взаимодействия.

Терминът "екосистема" е въведен в екологията от английския ботаник А. Тансли (1935 г.). Концепцията за екосистема не се ограничава до никакви характеристики на ранг, размер, сложност или произход. Следователно, той е приложим както за относително прости изкуствени(аквариум, оранжерия, житно поле, пилотиран космически кораб) и до комплекс естественокомплекси от организми и техните местообитания (езеро, гора, океан, екосфера). Има водни и сухоземни екосистеми. Всички те образуват плътна пъстра мозайка на повърхността на планетата. В същото време в една природна зона има много подобни екосистеми - или обединени в хомогенни комплекси, или разделени от други екосистеми. Например площи с широколистни гори, осеяни с иглолистни гори, или блата сред гори и др. Всяка местна сухоземна екосистема има абиотичен компонент– биотоп, или екотоп , – парцел със същия ландшафт, климат, почвени условия и биотичен компонент– общност , или биоценоза , – съвкупността от всички живи организми, обитаващи даден биотоп. Биотопът е общо местообитание за всички членове на общността. Биоценозите се състоят от представители на много видове растения, животни и микроорганизми. Почти всеки вид в биоценозата е представен от множество индивиди от различен пол и възраст. Те образуват популация (или част от популация) на даден вид в екосистема.

Членовете на общността взаимодействат толкова тясно с местообитанието, че биоценозата често е трудно да се разглежда отделно от биотопа. Например, парче земя не е просто „място“, но също така разнообразие от почвени организми и отпадъчни продукти от растения и животни. Затова те са обединени под името биогеоценоза : „биотоп + биоценоза = биогеоценоза“ (фиг. 1)

Ориз. 1.

Схема на биогеоценозата

Биогеоценозата е елементарна земна екосистема, основната форма на съществуване на природните екосистеми. Концепцията за биогеоценоза е въведена от V.N. Сукачев (1942). За повечето биогеоценози определящата характеристика е определен тип растителна покривка, която се използва, за да се прецени дали хомогенните биогеоценози принадлежат към дадена екологична общност (съобщества от брезова гора, мангрова гора, степна трева, сфагново блато и др.).

Нарича се голяма, регионална или субконтинентална биосистема, характеризираща се с основен тип растителност или характеристика на ландшафта биом(Y. Odum, 1986).

Има: микроекосистеми (възглавница от лишеи и др.); мезоекосистеми (езеро, езеро, степ и др.); макроекосистеми (континент, океан) и накрая глобалната екосистема (биосферата на Земята) или екосфера - интеграцията на всички екосистеми на света.

Затвореността на цикъла в такава система не е голяма: част от продуктите на гниене се пренасят извън лишеите от дъждовна вода, а някои от животните мигрират към други местообитания.

Границите на тази екосистема са очертани от границите на лишеите, но нейното съществуване ще бъде доста стабилно, ако отстраняването се компенсира от доставката на материя. Но има екосистеми, в които вътрешната циркулация на материята като цяло е неефективна - реки, планински склонове - тук стабилността се поддържа само от потока на материята отвън. Много системи са доста автономни - езера, езера, океани, гори и т.н. Но дори биосферата на Земята освобождава някои вещества в космоса и получава вещества от космоса.

Следователно естествените екосистеми са отворени системи: те трябва да приемат и освобождават вещества и енергия.

За да съществува една екосистема неограничено дълго време, тя трябва да притежава свойствата да свързва и освобождава енергия и в нея да се извършва кръговрат на веществата. Свойствата на екосистемите и механизмите, които осигуряват устойчиво съществуване, се определят от тяхната структурна организация.

Структурата на екосистемата се отнася до нейните съставни части и начините на тяхното взаимодействие, осигуряващи запазването на екосистемата като цяло.

Всяка екосистема има своя материална и енергийна икономика и определена функционална структура (фиг. 2). Всяка екосистема има два компонента - съвкупността от живи организми (биотичен компонент) и околната среда (абиотичен компонент). Биотичният компонент на екосистемата е представен от живи организми, които според метода на получаване на необходимата им енергия се разделят на автотрофни и хетеротрофни организми.

Автотрофи (самохранещи се)съставляват по-голямата част от всички живи същества и са напълно отговорни за образуването на всички нови органични вещества във всяка екосистема, т.е. са производители на продукти - производители на екосистеми. Това са организми, които образуват органичната материя на тялото си от неорганични вещества - въглероден диоксид и вода - чрез процесите на фотосинтеза и хемосинтеза. Фотосинтезата се осъществява от фотоавтотрофи - всички хлорофилни (зелени) растения и микроорганизми. Хемосинтеза се наблюдава при някои хемоавтотрофни бактерии, които използват окисляването на водород, сяра, сероводород, амоняк и желязо като източник на енергия. Хемоавтотрофите играят сравнително малка роля в естествените екосистеми, с изключение на изключително важните нитрифициращи бактерии.

Ориз. 2.

Опростена диаграма на преноса на вещества и енергия в екосистема:

Според ролята им в преноса на енергия през екосистемата и в кръговрата на веществата се разграничават три еколого-функционални групи организми.

производителиса автотрофни организми, които синтезират органична материя от неорганични компоненти, използвайки външни източници на енергия. По този начин производителите са производители на органична материя в природните общности, докато преобразуват енергията на слънчевата радиация в „съхранената“ енергия на химичните връзки на органичните вещества и включват елементи от неживата природа в кръговрата, като ги включват в състава на тъканите. на организми.

Потребители– хетеротрофни организми, които използват органична материя, синтезирана от производителите за строителство и като източник на енергия. В тази група има няколко поръчки.

1. Консуматорите от първи ред са тревопасни животни (фитофаги), които се хранят с живи растения (листни въшки, скакалци, гъски, овце, елени, слонове).

2. Консументи от втори ред - месоядни (зоофаги), които се хранят с други животни - различни хищници (хищни насекоми, насекомоядни и хищни птици, хищни влечуги и животни).

5. Симбиотрофи - бактерии, гъбички, протозои, които, хранейки се със соковете или секретите на организма гостоприемник, изпълняват и жизненоважни за него трофични функции; това са нишковидни гъби - микоризи, участващи в кореновото хранене на много растения; нодулни бактерии от бобови растения, които фиксират молекулярен азот; микробна популация на сложните стомаси на преживни животни, повишаваща смилаемостта и асимилацията на изядените растителни храни. Има много животни със смесено хранене, консумиращи както растителна, така и животинска храна.

6. Детритиворите или сапрофагите са организми, които се хранят с мъртва органична материя – останки от растения и животни. Това са различни гнилостни бактерии, гъбички, червеи, ларви на насекоми, копрофаги и други животни - всички те изпълняват функцията за почистване на екосистемите. Детритоядните участват в образуването на почвата, торфа и дънните утайки на водните тела. Големите сапрофаги (например членестоноги) механично унищожават мъртвата тъкан, подготвяйки веществото за действието на разлагащите вещества.

7. Разграждащите - бактерии и нисши гъби - завършват разрушителната работа на консуматорите и сапрофагите, довеждайки разлагането на органичната материя до пълната й минерализация и връщайки последните порции въглероден диоксид, вода и минерални елементи в околната среда на екосистемата.

Всички тези групи организми във всяка екосистема тясно взаимодействат помежду си, координирайки потоците от материя и енергия. Съвместното им функциониране не само поддържа структурата и целостта на биоценозата, но и оказва значително влияние върху абиотичните компоненти на биотопа, предизвиквайки самопречистване на екосистемата и околната среда. Това е особено очевидно във водните екосистеми, където има групи филтриращи организми.

Функционално всички видове, съставляващи екосистемата, се разделят на няколко групи в зависимост от мястото им в общата система на циркулация на веществата и енергийния поток. Видовете, които са еквивалентни в този смисъл, образуват отделни трофични (хранителни) нива, свързани чрез система от хранителни (трофични) вериги според принципа на храната-консуматор.

Трофичните вериги, представени от производители и консументи, се определят като пасищехранителни вериги (хранителни вериги). Хранителните вериги, в които протичат процесите на разрушаване и минерализация на органични вещества, се определят като детриталенхранителни вериги.

Потокът от органична материя в една екосистема на ниво потребители е разделен: живата материя следва веригите на потребление, мъртвата материя следва веригите на разлагане.

Въпреки това, такава строга картина на преноса на енергия от ниво на ниво не е напълно реалистична, тъй като трофичните вериги на екосистемите са сложно преплетени, образувайки трофични мрежи.

Крайният резултат: разсейване и загуба на енергия, която трябва да бъде подновена, за да съществува живот.

Има четири вида екосистеми:

елементарен (микроекосистеми) – екосистеми от най-нисък ранг, подобни по размер на малки компоненти на околната среда: ствол на гниещо дърво, малък резервоар, човешка зъбна кухина и др.;

местен (мезоекосистеми) (гора, река, езерце и др.),

зонален (макроекосистеми) или биоми– големи сухоземни екосистеми с много широко разпространение (океан, континенти, континенти, природни зони – тундра, тайга, дъждовни тропически гори, савани и др.) . Всеки биом се състои от много взаимосвързани екосистеми. Взаимовръзката на всички екосистеми на нашата планета създава глобална гигантска екосистема, т.нар Биосфера (Екосфера).

3. Класификации на екосистемите:

В зависимост от произхода си екосистемите се делят на:

1) естествени (естествени) екосистеми- биологичен цикъл, в който протича без пряко участие на човека. Разделена на: земята(гори, степи, пустини) и водни: сладководни и морски(блата, езера, езера, реки, морета).

2) антропогенни (изкуствени) екосистеми– екосистеми, създадени от човека с цел печалба, които могат да съществуват само с негова подкрепа (агроекосистеми - изкуствени екосистеми, възникващи в резултат на човешка селскостопанска дейност; техноекосистеми - изкуствени екосистеми, възникващи в резултат на човешка промишлена дейност; градски екосистеми (лат. urban) - екосистеми, възникващи в резултат на създаването на човешки селища).

3) соционатурален – природни системи, модифицирани от човека (парк, резервоар).

Съществуват и преходни типове екосистеми между естествени и антропогенни (екосистеми от естествени пасища, използвани от човека за паша на селскостопански животни).

Според източника на енергия, който осигурява живота им, екосистемите се делят на следните видове:

1) автотрофни екосистеми- това са екосистеми, които се осигуряват с енергия, получена от Слънцето, за сметка на собствените си фото- или хемотрофни организми. Към този тип принадлежат повечето естествени екосистеми и някои антропогенни.

2) хетеротрофни екосистеми- това са екосистеми, които получават енергия с помощта на готови органични съединения, синтезирани от организми, които не са компоненти на тези екосистеми, или с помощта на енергията на създадени от човека енергийни растения. Те могат да бъдат както естествени (например дълбоки океански екосистеми, които използват органични отпадъци, падащи отгоре), така и антропогенни (например градове с техните електропроводи).

4. Структура на екосистемата. Структурата на една екосистема се разбира като ясно дефинирани модели във взаимоотношенията и връзките на нейните части. Структурата на екосистемата е многостранна.

Разграничете видове, пространствен, околната среда, трофиченИ границаструктури.

Видова структура на екосистемата – това е разнообразието на видовете, връзката и съотношението на техния брой.Различните общности, които съставляват една екосистема, се състоят от различен брой видове - видово разнообразие. Това е най-важната качествена и количествена характеристика на устойчивостта на една екосистема. Основата на биологичното разнообразие в живата природа Видовото разнообразие е свързано с разнообразие от условия на местообитанията. В гората на тайгата, Например,на площ от 100 m2 по правило растат около 30 различни вида растения, а на поляна край реката - два пъти повече.В зависимост от видовото разнообразие се разграничават богат(тропически гори, речни долини, коралови рифове) и бедни(пустини, северни тундри, замърсени водни тела) екосистеми. Основните ограничаващи фактори са температурата, влажността и липсата на храна. От своя страна видовото разнообразие служи като основа екологично разнообразие -разнообразие от екосистеми. Съвкупността от генетично, видово и екологично разнообразие е Биологичното разнообразие на планетата е основното условие за устойчивостта на целия живот .

Пространствена структура на екосистемата .

Популациите на различни видове в една екосистема са разпределени по определен начин и форма пространствена структура.

Разграничете вертикаленИ хоризонталнаекосистемни структури.

Основата вертикална структура (наслояване) образува растителност.

Живеейки заедно, растения с еднаква височина създават един вид подове– нива елементи на вертикалната структура на фитоценозата. Има нива над земятаИ под земята. Пример над земята– в гората високите дървета съставляват първия (горния) слой, вторият слой се формира от млади индивиди на дърветата от горния слой и от възрастни дървета, които са по-малки по височина (заедно те образуват слой А - горския насаждение ). Третият слой се състои от храсти (степен B - подраст), четвъртият - от високи треви (степен C - тревисти). Най-долният слой, където достига много малко светлина, се състои от мъхове и ниско растящи треви (ниво D - мъх-лишай). Подрежданесъщо се наблюдава в тревни съобщества (ливади, степи, савани).

Под земятанаслояването е свързано с различна дълбочина на проникване на кореновите системи на растенията в почвата: някои корени отиват дълбоко в почвата, достигайки нивото на подземните води, други имат повърхностна коренова система, която улавя вода и хранителни вещества от горния слой на почвата. Животните също са адаптирани към живот в един или друг растителен слой (някои изобщо не напускат своя слой). Следователно, нивото може да бъде представено като структурна единица на биоценоза, която се различава от другите си части по определени условия на околната среда, набор от растения, животни и микроорганизми.

Хоризонтална структура (мозаечна, петниста) екосистема се формира в резултат на разнородност на микрорелефа, свойствата на почвата, околната среда, формиращи дейности на растения и животни (например: в резултат на човешка дейност - селективна сеч, огнища и др. или животни - почва емисии при копаене на дупки, последващото му обрастване, образуване на мравуняци, утъпкване и отстраняване на трева от копитни животни и др., падане на дървета по време на урагани и др.)

Благодарение на вертикалната и хоризонталната структура, организмите, живеещи в екосистемата, използват по-ефективно почвените минерали, влагата и светлинния поток.

Екологична структура Една екосистема се състои от различни екологични групи организми, които могат да имат различен видов състав, но заемат сходни екологични ниши. Всяка от екологичните групи изпълнява определени функции в общността: произвежда органична материя, използвайки източници на слънчева и химическа енергия, консумира я, превръща мъртвата органична материя в неорганични вещества, като по този начин я връща в цикъла на веществата.

Важна характеристика на структурните характеристики на екосистемата е наличие на границиместообитания на различни общности. Те обикновено са условни. В резултат на това възниква доста обширна гранична (крайна) зона, характеризираща се със специални условия. Растенията и животните, характерни за всяка от съседните общности, проникват в съседните територии, създавайки специфичен „ръб“, гранична ивица - екотон . Ето как възниква граница или регионален ефектът е увеличаване на разнообразието и плътността на организмите в покрайнините (краините) на съседните съобщества и в преходните зони между тях.

Видове екосистеми.

Екологична система (екосистема)– пространствено определена съвкупност от живи организми и техните местообитания, обединени от материално-енергийни и информационни взаимодействия.

Има водни и сухоземни естествени екосистеми.

Водни екосистемиТова са реки, езера, езера, блата - сладководни екосистеми, както и морета и океани - тела със солена вода.

Наземни екосистеми– това са тундровите, тайговите, горските, лесостепните, степните, полупустинните, пустинните, планинските екосистеми.

Всяка наземна екосистема има абиотичен компонент - биотоп, или екотоп - район с еднакви ландшафтни, климатични и почвени условия; и биотичният компонент - общност, или биоценоза - съвкупността от всички живи организми, обитаващи даден биотоп. Биотопът е общо местообитание за всички членове на общността. Биоценозите се състоят от представители на много видове растения, животни и микроорганизми. Почти всеки вид в биоценозата е представен от множество индивиди от различен пол и възраст. Те образуват популация от даден вид в една екосистема. Много е трудно биоценозата да се разглежда отделно от биотоп, затова се въвежда понятие като биогеоценоза (биотоп + биоценоза). Биогеоценозата е елементарна земна екосистема, основната форма на съществуване на природните екосистеми.

Всяка екосистема включва групи организми от различни видове, отличаващи се по начина, по който се хранят:

Автотрофи („самохранещи се”);

Хетеротрофи („хранещи се с други“);

Консуматорите са консуматори на органична материя на живи организми;

Дитритофагите или сапрофагите са организми, които се хранят с мъртва органична материя - останки от растения и животни;

Редукторите - бактерии и нисши гъби - завършват разрушителната работа на консуматорите и сапрофагите, довеждайки разлагането на органичната материя до пълната й минерализация и връщайки последните порции въглероден диоксид, вода и минерални елементи в околната среда на екосистемата.

Всички тези групи организми във всяка екосистема тясно взаимодействат помежду си, координирайки потоците от материя и енергия.

По този начин , естествената екосистема се характеризира с три характеристики:

1) една екосистема непременно е съвкупност от живи и неживи компоненти.

2) в рамките на екосистемата се извършва пълен цикъл, започващ със създаването на органична материя и завършващ с нейното разлагане на неорганични компоненти.

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

Примери за естествени екосистеми са: паднало дърво, труп на животно, малко водно тяло, езеро, гора, пустиня, тундра, земя, океан, биосфера.

Както се вижда от примерите, по-простите екосистеми са включени в по-сложно организираните. В същото време се реализира йерархия на организация на системите, в случая екологични. Следователно екосистемите се разделят според пространствения мащаб на микроекосистеми, мезоекосистеми и макроекосистеми.

По този начин структурата на природата трябва да се разглежда като системно цяло, състоящо се от екосистеми, вложени една в друга, най-високата от които е уникална глобална екосистема - биосферата. В нейната рамка енергията и материята се обменят между всички живи и неживи компоненти в планетарен мащаб.

Антропогенно въздействие върху природните екосистеми.

Антропогенни фактори, т.е. резултатите от човешки дейности, водещи до промени в околната среда, могат да се разглеждат на регионално, национално или глобално ниво.

Антропогенно замърсяване на въздухаводи до глобална промяна. Атмосферните замърсители идват под формата на аерозоли и газообразни вещества. Най-голяма опасност представляват газообразните вещества, които представляват около 80% от всички емисии. На първо място, това са съединения на сяра, въглерод и азот. Самият въглероден диоксид не е токсичен, но натрупването му е свързано с опасността от такъв глобален процес като „парниковия ефект“. Виждаме последствията в затоплянето на климата на Земята.

Киселинният дъжд се свързва с отделянето на серни и азотни съединения в атмосферата. Серният диоксид и азотните оксиди във въздуха се свързват с водни пари, след което заедно с дъжда падат на земята всъщност под формата на разредена сярна и азотна киселина. Такива валежи рязко нарушават киселинността на почвата, допринасят за смъртта на растенията и изсъхването на горите, особено иглолистните. Попадането в реки и езера има потискащ ефект върху флората и фауната, като често води до пълно унищожаване на биологичния живот - от риби до микроорганизми. Разстоянието между мястото, където се образуват киселинни валежи и мястото, където те падат, може да бъде хиляди километри.

Тези негативни въздействия в глобален мащаб се задълбочават от процеси опустиняване и обезлесяване.Основният фактор за опустиняването е човешката дейност. Сред антропогенните причини са прекомерната паша, обезлесяването, прекомерната и неправилна експлоатация на земята. Учените са изчислили, че общата площ на антропогенните пустини е надвишила площта на естествените. Ето защо опустиняването се смята за глобален процес.

Сега нека да разгледаме примери за антропогенно въздействие на нивото на нашата страна. Русия заема едно от първите места в света по запаси от прясна вода. И като се има предвид, че общите ресурси на прясна вода съставляват едва 2% от общия обем на хидросферата на Земята, става ясно с какво богатство разполагаме. Основната опасност за тези ресурси е замърсяването на хидросферата. Основните запаси от прясна вода са съсредоточени в езера, чиято площ в нашата страна е по-голяма от територията на Великобритания. Само Байкал съдържа приблизително 20% от световните запаси от прясна вода.

Учените разграничават три вида замърсяване на хидросферата: физични, химични и биологични.

Физическото замърсяване се отнася предимно до топлинно замърсяване в резултат на изхвърлянето на нагрята вода, използвана за охлаждане в топлоелектрически централи и атомни електроцентрали. Заустването на такива води води до нарушаване на естествения воден режим. Например реките на местата, където се заустват такива води, не замръзват. В затворени резервоари това води до намаляване на съдържанието на кислород, което води до смъртта на рибата и бързото развитие на едноклетъчни водорасли („цъфтеж“ на водата). Физическото замърсяване включва и радиоактивно замърсяване.

Химическото замърсяване на хидросферата възниква в резултат на навлизането в нея на различни химикали и съединения. Пример за това е изхвърлянето на тежки метали (олово, живак), торове (нитрати, фосфати) и въглеводороди (нефт, органични замърсявания) във водни тела. Основен източник са промишлеността и транспортът.

Биологичното замърсяване се създава от микроорганизми, често патогенни. Те навлизат във водната среда с отпадъчни води от химическата, целулозно-хартиената, хранително-вкусовата промишленост и животновъдството. Такива отпадъчни води могат да бъдат източник на различни заболявания.

Специален въпрос в тази тема е замърсяването на Световния океан. Става по три начина.

Първият от тях е речният отток, с който милиони тонове различни метали, фосфорни съединения и органични замърсявания навлизат в океана. В този случай почти всички суспендирани и повечето разтворени вещества се отлагат в устията на реките и съседните рафтове.

Вторият начин на замърсяване е свързан с валежите, с които по-голямата част от оловото, половината от живака и пестицидите навлизат в Световния океан.

И накрая, третият начин е пряко свързан с икономическата дейност на човека във водите на Световния океан. Най-често срещаният вид замърсяване е замърсяването с нефт по време на транспортирането и производството на нефт.

Резултати от антропогенно въздействие.

В наши дни последствията от антропогенното въздействие върху географската среда са разнообразни и не всички се контролират от човека, много от тях се появяват по-късно. Нека изброим основните.

Промяната на климата (геофизика) на Земята въз основа на повишен парников ефект, емисии на метан и други газове, аерозоли, радиоактивни газове, промени в концентрацията на озон.

Отслабване на озоновия екран, образуване на голяма „озонова дупка“ над Антарктида и „малки дупки“ в други региони.

Замърсяване на близкото космическо пространство и изхвърлянето му с отпадъци.

Замърсяване на атмосферата с токсични и вредни вещества, последвано от киселинен дъжд и разрушаване на озоновия слой, което включва фреони, азотни оксиди, водни пари и други газови примеси.

Замърсяване на океана, погребване на токсични и радиоактивни вещества в него, насищане на водите му с въглероден диоксид от атмосферата, замърсяване с нефтопродукти, тежки метали, сложни органични съединения, нарушаване на нормалната екологична връзка между океана и земните води поради за изграждане на язовири и други хидротехнически съоръжения.

Изчерпване и замърсяване на повърхностните и подземните води на сушата, дисбаланс между повърхностните и подземните води.

Радиоактивно замърсяване на местни райони и някои региони във връзка с аварията в Чернобил, работата на ядрени устройства и атомни тестове.

Продължителното натрупване на токсични и радиоактивни вещества, битови отпадъци и промишлени отпадъци (особено неразградими пластмаси) върху земната повърхност, възникването на вторични химични реакции в тях с образуване на токсични вещества.

Опустиняване на планетата, разширяване на съществуващите пустини и задълбочаване на самия процес на опустиняване.

Намаляване на площите на тропическите и северните гори, което води до намаляване на количеството кислород и изчезването на животински и растителни видове.

Екосистема- това е функционалното единство на живите организми и тяхното местообитание. Основните характерни черти на една екосистема са нейната безразмерност и липса на ранг. Замяната на едни биоценози с други за дълъг период от време се нарича сукцесия. Наследяването, възникващо върху новообразуван субстрат, се нарича първично. Сукцесията в площ, която вече е заета от растителност, се нарича вторична сукцесия.

Единица за класификация на екосистемите е биомът - природна зона или район с определени климатични условия и съответен набор от доминиращи растителни и животински видове.

Специална екосистема - биогеоценоза - е участък от земната повърхност с еднородни природни явления. Компонентите на биогеоценозата са климатоп, едафотоп, хидротоп (биотоп), както и фитоценоза, зооценоза и микробиоценоза (биоценоза).

За да си набавят храна, хората изкуствено създават агроекосистеми. Те се различават от естествените с ниска устойчивост и стабилност, но с по-висока производителност.

Екосистемите са основните структурни единици на биосферата

Екологичната система или екосистемата е основната функционална единица в екологията, тъй като включва организми и

нежива среда - компоненти, които взаимно влияят на свойствата си и необходимите условия за поддържане на живота във формата, която съществува на Земята. Срок екосистемае предложен за първи път през 1935 г. от английски еколог А. Тансли.

По този начин екосистемата се разбира като набор от живи организми (съобщества) и техните местообитания, които благодарение на цикъла на веществата образуват стабилна система от живот.

Съобществата от организми са свързани с неорганичната среда чрез най-тесни материални и енергийни връзки. Растенията могат да съществуват само благодарение на постоянното снабдяване с въглероден диоксид, вода, кислород и минерални соли. Хетеротрофите живеят от автотрофи, но се нуждаят от доставка на неорганични съединения като кислород и вода.

Във всяко дадено местообитание запасите от неорганични съединения, необходими за поддържане на живота на организмите, които го обитават, няма да продължат дълго, ако тези запаси не бъдат подновени. Връщането на хранителни вещества в околната среда става както по време на живота на организмите (в резултат на дишане, екскреция, дефекация), така и след смъртта им, в резултат на разлагането на трупове и растителни остатъци.

Следователно общността образува определена система с неорганичната среда, в която потокът от атоми, причинен от жизнената дейност на организмите, има тенденция да се затваря в цикъл.

Ориз. 8.1. Структурата на биогеоценозата и схемата на взаимодействие между компонентите

Терминът "биогеоценоза", предложен през 1940 г., е широко използван в руската литература. Б. нСукачев.Според неговата дефиниция биогеоценозата е „съвкупност от хомогенни природни явления (атмосфера, скали, почва и хидрологични условия) на определена територия от земната повърхност, която има особена специфика на взаимодействието на тези компоненти, които я изграждат и определен тип обмен на материя и енергия между тях и други природни явления и представляващи вътрешно противоречиво диалектическо единство, в постоянно движение и развитие.

В биогеоценозата V.N. Сукачев идентифицира два блока: екотоп— набор от условия на абиотичната среда и биоценоза- съвкупността от всички живи организми (фиг. 8.1). Екотопът често се разглежда като абиотична среда, нетрансформирана от растенията (първичният комплекс от фактори на физико-географската среда), а биотопът е съвкупност от елементи на абиотичната среда, модифицирана от дейностите, формиращи средата на живите организми.

Има мнение, че терминът "биогеоценоза" в много по-голяма степен отразява структурните характеристики на изследваната макросистема, докато понятието "екосистема" включва преди всичко нейната функционална същност. Всъщност няма разлика между тези термини.

Трябва да се отбележи, че комбинацията от специфична физикохимична среда (биотоп) с общност от живи организми (биоценоза) образува екосистема:

Екосистема = Биотоп + Биоценоза.

Равновесното (стабилно) състояние на екосистемата се осигурява въз основа на циклите на веществата (виж параграф 1.5). Всички компоненти на екосистемите участват пряко в тези цикли.

За да се поддържа циркулацията на веществата в една екосистема, е необходимо да има запас от неорганични вещества в смилаема форма и три функционално различни екологични групи организми: производители, консументи и разлагащи.

производителиавтотрофните организми са способни да изграждат телата си с помощта на неорганични съединения (фиг. 8.2).

Ориз. 8.2. производители

Потребители -хетеротрофни организми, които консумират органична материя от производители или други потребители и я трансформират в нови форми.

РазлагачиТе живеят от мъртва органична материя, превръщайки я обратно в неорганични съединения. Тази класификация е относителна, тъй като самите потребители и производители действат частично като разлагащи вещества по време на живота, освобождавайки минерални метаболитни продукти в околната среда.

По принцип цикълът на атомите може да се поддържа в системата без междинно звено - консуматори, благодарение на дейността на други две групи. Такива екосистеми обаче се срещат по-скоро като изключения, например в онези райони, където функционират общности, формирани само от микроорганизми. Ролята на консументи в природата се играе предимно от животните, тяхната дейност по поддържане и ускоряване на цикличната миграция на атомите в екосистемите е сложна и разнообразна.

Мащабът на екосистемите в природата варира значително. Степента на затвореност на поддържаните в тях цикли на материята също е различна, т.е. многократно включване на едни и същи елементи в цикли. Като отделни екосистеми можем да разгледаме например възглавница от лишеи върху ствол на дърво, гниещ пън с населението му, малко временно водно тяло, ливада, гора, степ, пустиня, целия океан, и накрая, цялата повърхност на Земята, заета от живот.

В някои видове екосистеми преносът на материя извън техните граници е толкова голям, че стабилността им се поддържа главно от притока на същото количество материя отвън, докато вътрешният кръговрат е неефективен. Те включват течащи резервоари, реки, потоци и райони по стръмни планински склонове. Други екосистеми имат много по-пълен кръговрат на веществата и са относително автономни (гори, ливади, езера и др.).

Една екосистема е практически затворена система. Това е фундаменталната разлика между екосистемите и общностите и популациите, които са отворени системи, които обменят енергия, материя и информация със своята среда.

Въпреки това, нито една екосистема на Земята няма напълно затворена циркулация, тъй като все още има минимален обмен на маса с околната среда.

Една екосистема е набор от взаимосвързани потребители на енергия, които извършват работа, за да поддържат своето неравновесно състояние спрямо местообитанието си чрез използване на потока от слънчева енергия.

В съответствие с йерархията на общностите, животът на Земята се проявява и в йерархията на съответните екосистеми. Екосистемната организация на живота е едно от необходимите условия за неговото съществуване. Както вече беше отбелязано, запасите от биогенни елементи, необходими за живота на организмите на Земята като цяло и във всяка конкретна област на нейната повърхност, не са неограничени. Само система от цикли може да даде на тези резерви свойството безкрайност, необходимо за продължаване на живота.

Само функционално различни групи организми могат да поддържат и осъществяват цикъла. Функционалното и екологично разнообразие на живите същества и организацията на потока от вещества, извлечени от околната среда в цикли, е най-древното свойство на живота.

От тази гледна точка устойчивото съществуване на много видове в една екосистема се постига благодарение на естествените нарушения на местообитанията, които постоянно се случват в нея, което позволява на нови поколения да заемат новоосвободеното пространство.

Екосистемна концепция

Основният обект на изучаване на екологията са екологичните системи или екосистемите. Екосистемата заема следващо място след биоценозата в системата от нива на живата природа. Когато говорим за биоценоза, имахме предвид само живи организми. Ако разгледаме живите организми (биоценоза) във връзка с факторите на околната среда, тогава това вече е екосистема. По този начин екосистемата е природен комплекс (биоинертна система), образуван от живи организми (биоценоза) и тяхното местообитание (например атмосферата е инертна, почвата, резервоарът е биоинертен и т.н.), свързани помежду си от обмен на вещества и енергия.

Терминът "екосистема", общоприет в екологията, е въведен през 1935 г. от английския ботаник А. Тансли. Той вярва, че екосистемите, „от гледна точка на еколога, представляват основните природни единици на повърхността на земята“, които включват „не само комплекс от организми, но и целия комплекс от физически фактори, които формират това, което ние наричаме биома среда - фактори на местообитанието в най-широк смисъл." Тансли подчертава, че екосистемите се характеризират с различни видове метаболизъм не само между организмите, но и между органичната и неорганичната материя. Това е не само комплекс от живи организми, но и комбинация от физически фактори.

Екосистема (екологична система)— основната функционална единица на екологията, представляваща единството на живите организми и тяхното местообитание, организирано от енергийните потоци и биологичния цикъл на веществата. Това е основната общност от живи същества и тяхното местообитание, всяка съвкупност от живи организми, живеещи заедно, и условията на тяхното съществуване (фиг. 8).

Ориз. 8. Различни екосистеми: а - езерце в средната зона (1 - фитопланктон; 2 - зоопланктон; 3 - плуващи бръмбари (ларви и възрастни); 4 - млад шаран; 5 - щука; 6 - хорономидни ларви (комари); 7 - бактерии; 8 - насекоми от крайбрежната растителност; b - ливади (I - абиотични вещества, т.е. основните неорганични и органични компоненти); II - производители (растителност); III - макроконсуматори (животни): A - тревопасни (кобили, полски мишки) и т.н.); B - индиректни или хранещи се с детрит потребители, или сапроби (почвени безгръбначни); C - „планински“ хищници (ястреби); IV - разлагащи (гнилостни бактерии и гъби)

Понятието „екосистема“ може да се приложи към обекти с различна степен на сложност и размер. Пример за екосистема е тропическа гора на определено място и време, обитавана от хиляди видове растения, животни и микроби, живеещи заедно и свързани чрез взаимодействията, които възникват между тях. Екосистемите са природни образувания като океан, море, езеро, ливада, блато. Една екосистема може да бъде хълм в блато, гниещо дърво в гора с организми, живеещи върху тях и в тях, или мравуняк с мравки. Най-голямата екосистема е планетата Земя.

Всяка екосистема може да се характеризира с определени граници (екосистема от смърчови гори, екосистема от низинни блата). Самото понятие „екосистема“ обаче е без ранг. Има атрибута безразмерност, не се характеризира с териториални ограничения. Обикновено екосистемите се разграничават от елементи на абиотичната среда, например релеф, видово разнообразие, физикохимични и трофични условия и др. Размерът на екосистемите не може да бъде изразен във физически мерни единици (площ, дължина, обем и др.). Изразява се като системна мярка, която отчита метаболитни и енергийни процеси. Следователно екосистемата обикновено се разбира като набор от компоненти на биотичната (живи организми) и абиотичната среда, по време на взаимодействието на които възниква повече или по-малко пълен биотичен цикъл, в който участват производители, потребители и разлагащи. Терминът „екосистема“ се използва и по отношение на изкуствени образувания, например паркова екосистема, селскостопанска екосистема (агроекосистема).

Екосистемите могат да бъдат разделени на микроекосистеми(дърво в гората, крайбрежни гъсталаци от водни растения), мезоекосистеми(блато, борова гора, ръжено поле) и макроекосистеми(океан, море, пустиня).

За баланса в екосистемите

Равновесните екосистеми са тези, които „контролират” концентрациите на хранителни вещества, поддържайки тяхното равновесие с твърдите фази. Твърдите фази (останките от живи организми) са продукти от жизнената дейност на биотата. Тези общности и популации, които са част от една равновесна екосистема, също ще бъдат в равновесие. Този вид биологично равновесие се нарича Подвижен, тъй като процесите на смърт непрекъснато се компенсират от появата на нови организми.

Равновесните екосистеми се подчиняват на принципа на Le Chatelier за устойчивост. Следователно, тези екосистеми имат хомеостаза - с други думи, те са в състояние да минимизират външните влияния, като същевременно поддържат вътрешен баланс. Стабилността на екосистемите се постига не чрез изместване на химическите равновесия, а чрез промяна на скоростите на синтез и разлагане на хранителни вещества.

От особен интерес е методът за поддържане на стабилността на екосистемите, основан на включването в биологичния цикъл на органични вещества, произведени преди това от екосистемата и заделени „в резерв“ - дървесина и мортмаса (торф, хумус, постеля). В този случай дървесината служи като индивидуално материално богатство, а мортмасата служи като колективно богатство, принадлежащо на екосистемата като цяло. Това „материално богатство” повишава устойчивостта на екосистемите, осигурявайки оцеляването им при неблагоприятни климатични промени, природни бедствия и др.

Стабилността на една екосистема е толкова по-голяма, колкото по-голяма е тя и колкото по-богат и разнообразен е нейният видов и популационен състав.

Екосистемите от различни типове използват различни варианти за индивидуални и колективни методи за съхранение на устойчивост с различни съотношения на индивидуално и колективно материално богатство.

По този начин основната функция на съвкупността от живи същества (общности), включени в екосистемата, е да осигури равновесно (стабилно) състояние на екосистемата въз основа на затворен цикъл на веществата.