• Електростатичне поле та його характеристики
• Частинки Російська мова 7 кл частинки
• Історія Жанни Д'aрк. (Жанна Д'Арк). Жанна д'Арк та незавоювання Англії Чому жанна дарк зуміла перемогти англійців
• Історія зради генерала Власова
• Анастасій i, імператор Імператор Анастасій
• Таємниці афону Таємниці афону
• Як намалювати казку олівцем поетапно
• Громадянська війна у колумбії Громадянська війна у колумбії карта
• Дистанційне навчання англійської мови
• Загальна літературно-книжкова лексика

Лекція №5. Штучні екосистеми

5.1 Природні та штучні екосистеми

У біосфері крім природних біогеоценозів та екосистем існують спільноти, що штучно створені господарською діяльністю людини, - антропогенні екосистеми.

Природні екосистеми відрізняються значним видовою різноманітністю, існують тривалий час, вони здатні до саморегуляції, мають велику стабільність, стійкість. Створена в них біомаса та поживні речовини залишаються та використовуються в межах біоценозів, збагачуючи їх ресурси.

Штучні екосистеми - агроценози (поля пшениці, картоплі, городи, ферми з прилеглими пасовищами, риболовні ставки та ін.) становлять невелику частину поверхні суші, але дають близько 90% харчової енергії.

Розвиток сільського господарстваз давніх часів супроводжувалося повним знищенням рослинного покриву на значних площах для того, щоб звільнити місце для невеликої кількості відібраних людиною видів, найбільш придатних для харчування.

Проте спочатку діяльність людини у сільськогосподарському суспільстві вписувалася у біохімічний кругообіг і змінювала припливу енергії в біосфері. У сучасному сільськогосподарському виробництві різко зросло використання синтезованої енергії під час механічної обробки землі, використання добрив та пестицидів. Це порушує загальний енергетичний баланс біосфери, що може призвести до непередбачуваних наслідків.

Порівняння природної та спрощеної антропогенної екосистем

(за Міллером, 1993)

5.2 Штучні екосистеми

5.2.1 Агроекосистеми

Агроекосистема(від грец. agros - поле) - біотичне співтовариство, створене та регулярно підтримуване людиною з метою одержання сільськогосподарської продукції. Зазвичай включає сукупність організмів, що мешкають на землях сільгоспкористування.

До агроекосистем відносять поля, сади, городи, виноградники, великі тваринницькі комплекси із прилеглими штучними пасовищами.

Характерна особливість агроекосистем - мала екологічна надійність, але висока врожайність одного (кілька) видів або сортів рослин або тварин, що культивуються. Головна їхня відмінність від природних екосистем - спрощена структура та збіднений видовий склад.

Агроекосистеми відрізняються від природних екосистем ряд особливостей:

1.Разнообразие живих організмів у яких різко знижено щоб одержати максимально високої продукції.

На житньому чи пшеничному полі крім злакової монокультури можна зустріти хіба кілька видів бур'янів. На природному лузі біологічна різноманітність значно вища, але біологічна продуктивність у багато разів поступається засіяному полю.

Штучне регулювання чисельності шкідників - здебільшого необхідна умова підтримки агроекосистем. Тому у сільськогосподарській практиці застосовують потужні засоби придушення чисельності небажаних видів: отрутохімікати, гербіциди тощо. Екологічні наслідкицих дій призводять, однак, до ряду небажаних ефектів, крім тих, для яких вони використовуються.

2. Види сільськогосподарських рослин та тварин в агроекосистемах отримані внаслідок дії штучного, а не природного відбору, і не можуть витримувати боротьбу за існування з дикими видами без підтримки людини.

В результаті відбувається різке звуження генетичної бази сільськогосподарських культур, які вкрай чутливі до масового розмноження шкідників та хвороб.

3. Агроекосистеми більш відкриті, їх речовина і енергія вилучаються з урожаєм, тваринницької продукцією, і навіть у результаті руйнації грунтів.

У природних біоценозах первинна продукція рослин споживається в численних ланцюгах живлення і знову повертається в систему біологічного кругообігу у вигляді вуглекислого газу, води та елементів мінерального живлення.

У зв'язку з постійним вилученням урожаю та порушенням процесів ґрунтоутворення, при тривалому вирощуванні монокультури на культурних землях поступово відбувається зниження родючості ґрунтів. Дане становище в екології називається законом спадної родючості .

Таким чином, для розважливого та раціонального ведення сільського господарства необхідно враховувати збіднення ґрунтових ресурсів та зберігати родючість ґрунтів за допомогою покращеної агротехніки, раціональної сівозміни та інших прийомів.

Зміна рослинного покриву в агроекосистемах відбувається не природним шляхом, а з волі людини, що не завжди добре відбивається на якості абіотичних факторів, що входять до неї. Особливо це стосується ґрунтової родючості.

Головна відмінність агроекосистеми від природних екосистем - отримання додаткової енергії для нормального функціонування.

Під додатковою розуміється будь-який тип енергії, яка приноситься в агроекосистеми. Це може бути м'язова сила людини або тварин, різні види пального для роботи сільськогосподарських машин, добрива, пестициди, отрутохімікати, додаткове освітлення тощо. До поняття «додаткова енергія» входять також нові породи свійських тварин та сорти культурних рослин, що впроваджуються у структуру агроекосистем.

Слід зазначити, що агроекосистеми - вкрай нестійкі спільноти. Вони не здатні до самовідновлення та саморегулювання, схильні до загрози загибелі від масового розмноження шкідників або хвороб.

Причина нестабільності у тому, що агроценози складаються одним (монокультури) чи рідше максимум 2–3 видами. Саме тому будь-яка хвороба, будь-який шкідник може знищити агроценоз. Проте людина свідомо йде на спрощення структури агроценозу, щоби отримати максимальний вихід продукції. Агроценози в набагато більшою мірою, ніж природні ценози (ліс, луг, пасовища), схильні до ерозії, вилуговування, засолення і нашестя шкідників. Без участі людини агроценози зернових та овочевих культур існують не більше року, ягідних рослин – 3–4, плодових культур- 20-30 років. Потім вони розпадаються чи відмирають.

Перевагою агроценозівперед природними екосистемами є виробництво необхідних людини продуктів харчування і великі можливості збільшення продуктивності. Однак вони реалізуються тільки при постійній турботі про родючість землі, забезпеченні рослин вологою, охороні культурних популяцій, сортів та порід рослин та тварин від несприятливих впливів природної флори та фауни.

Усі штучно створювані в сільськогосподарській практиці агроекосистеми полів, садів, пасовищних лук, городів, теплиць є системи, що спеціально підтримуються людиною.

Стосовно спільнот, що складаються в агроекосистемах, поступово змінюються акценти у зв'язку із загальним розвитком екологічних знань. На зміну уявленням про уривчастість, осколковість ценотичних зв'язків і граничну спрощеність агроценозів виникає розуміння їх складної системної організації, де людина істотно впливає лише на окремі ланки, а вся система продовжує розвиватися за природними законами.

З екологічних позицій вкрай небезпечно спрощувати природне оточення людини, перетворюючи весь ландшафт на агрогосподарський. Основна стратегія створення високопродуктивного та стійкого ландшафту повинна полягати у збереженні та множенні його різноманіття.

Поряд із підтримкою високопродуктивних полів слід особливо дбати про збереження заповідних територій, які не піддаються антропогенному впливу. Заповідники з багатим видовим розмаїттям є джерелом видів для спільнот, що відновлюються в сукцесійних рядах.

Порівняльна характеристика природних екосистем та агроекосистем

Урожай збирають для задоволення потреб людини та на корм худобі. Жива речовина деякий час накопичується, не витрачаючись. Найбільш висока продуктивність розвивається лише на короткий час

5.2.2.Індустріально-міські екосистеми

Зовсім інакша справа в екосистемах до яких відносяться індустріально-міські системи - тут енергія палива повністю замінює сонячну енергію. Порівняно з потоком енергії у природних екосистемах - тут її витрата на два-три порядки вища. У зв'язку зі сказаним вище, слід зазначити, що штучні екосистеми що неспроможні існувати без природних систем, тоді якприродні екосистеми

можуть існувати без антропогенних.

Урбаністичні системиУрбаністична система (урбосистема)

- «Нестійка природно-антропогенна система, що складається з архітектурно-будівельних об'єктів та різко порушених природних екосистем» (Реймерс, 1990). З розвитком міста у ньому дедалі більше диференціюються його функціональні зони - це.

промислова, селітебна, лісопарковаПромислові зони - це території зосередження промислових об'єктів різних галузей (металургійної, хімічної, машинобудівної, електронної та інших.). Вони є основними джерелами забруднення.

довкілляСелитебні зони

- це території зосередження житлових будинків, адміністративних будівель, об'єктів культури, освіти тощо.Лісопаркова - це зелена зона навколо міста, окультурена людиною, тобто пристосована для масового відпочинку, спорту, розваг. Можливі її ділянки і всередині міст, але зазвичай тутміські парки

- дерев'яні насадження в місті, що займають досить великі території і теж служать городянам для відпочинку. На відміну від природних лісів і навіть лісопарків міські парки та подібні до них дрібніші посадки в місті (сквери, бульвари) не є самопідтримуючими і саморегульованими системами. Лісопаркова зона, міські парки та інші ділянки території, відведені та спеціально пристосовані для відпочинку людей, називаютьрекреаційними

Поглиблення урбанізації веде до ускладнення інфраструктури міста. Значне місце починає займати транспорті транспортні споруди(автомобільні дороги, автозаправні станції, гаражі, станції обслуговування, залізниці зі своєю складною інфраструктурою, у тому числі підземні – метрополітен; аеродроми з комплексом обслуговування та ін.). Транспортні системиперетинають всі функціональні зони міста та впливають на все міське середовище (урбосередовища).

Середовище, що оточує людинуу умовах, - це сукупність абіотичної і соціальних середовищ, що спільно і безпосередньо впливають на людей та їх господарство. Одночасно, за М. Ф. Реймерсом (1990), її можна ділити на власне природне середовищеі перетворене людиною природне середовище(Антропогенні ландшафти аж до штучного оточення людей - будівлі, асфальт доріг, штучне освітлення і т. д., тобто до штучного середовища).

В цілому ж середовище міське та населених пунктів міського типу - це частина техносфери,т. е. біосфери, докорінно перетвореної людиною на технічні та техногенні об'єкти.

Окрім наземної частини ландшафту в орбіту господарської діяльностілюдини потрапляє та її літогенна основа, т. е. поверхнева частина літосфери, яку прийнято називати геологічним середовищем (Е. М. Сергєєв, 1979).

Геологічне середовище- це гірські породи, підземні води, на які впливає господарська діяльність людини (рис. 10.2).

На міських територіях, в урбоекосистемах, можна виділити групу систем, що відображає всю складність взаємодії будівель та споруд з навколишнім середовищем, які називають природно-технічними системами(Трофімов, Єпішин, 1985) (рис. 10.2). Вони тісно пов'язані з антропогенними ландшафтами, з їх геологічною будовоюта рельєфом.

Таким чином, урбосистеми - це осередок населення, житлових та промислових будівель та споруд. Існування урбосистем залежить від енергії горючих копалин та атомноенергетичної сировини, що штучно регулюється і підтримується людиною.

Середовище урбосистем, як її географічна, так і геологічна частини, найбільш сильно змінено і по суті стало штучної,тут виникають проблеми утилізації та реутилізації природних ресурсів, що залучаються в обіг, забруднення та очищення навколишнього середовища, тут відбувається все більша ізоляція господарсько-виробничих циклів від природного обміну речовин (біогеохімічних оборотів) і потоку енергії в природних екосистемах. І, нарешті, саме тут найбільша щільність населення та штучне середовище, які загрожують не лише здоров'ю людини,але й виживання всього людства. Здоров'я людини – індикатор якості цього середовища.

На відміну від природної екосистеми штучна екосистема характеризується. Відповідь запишіть цифрами без пробілів.

1) великою різноманітністю видів

2) різноманітними ланцюгами живлення

3) незамкненим кругообігом речовин

4) переважанням одного – двох видів

5) впливом антропогенного фактора

6) замкнутим кругообігом речовин

Пояснення.

Відмінність агроценозів від природних біогеоценозів. Між природними та штучними біогеоценозами поряд із подібністю існують і великі відмінності, які важливо враховувати у сільськогосподарській практиці.

Перша відмінність полягає в різному напрямкувідбору. У природних екосистемах існує природний відбір, що відкидає неконкурентоспроможні види та форми організмів та їх угруповань в екосистемі і тим самим забезпечує її основну властивість - стійкість. В агроценозах діє переважно штучний відбір, спрямований людиною насамперед максимальне підвищення врожайності сільськогосподарських культур. Тому екологічна стійкість агроценозів невелика. Вони не здатні до саморегуляції та самовідновлення, схильні до загрози загибелі при масовому розмноженні шкідників або збудників хвороб. Тому без участі людини, її невпинної уваги та активного втручання у їхнє життя агроценози зернових та овочевих культуріснують не більше року, багаторічних трав – 3-4 роки, плодових культур – 20-30 років. Потім вони розпадаються чи відмирають.

Друга відмінність - у джерелі енергії, що використовується. Для природного біогеоценозу єдиним джерелом енергії є Сонце. Водночас агроценози, крім сонячної енергії, отримують додаткову енергію, яку витратила людина на виробництво добрив, хімічних засобів проти бур'янів, шкідників та хвороб, на зрошення чи осушення земель тощо. буд. Без такої додаткової витрати енергії тривале існування агроценозів практично неможливе.

Третя відмінність зводиться до того, що в агроекосистемах різко знижено видове розмаїття живих організмів. На полях зазвичай культивують один або кілька видів (сортів) рослин, що призводить до значного збіднення видового складу тварин, грибів, бактерій. Крім того, біологічна одноманітність сортів культурних рослин, що займають великі площі (іноді десятки тисяч гектарів), часто є основною причиною їх масового знищення спеціалізованими комахами (наприклад, колорадським жуком) або ураження збудниками хвороб (борошняно-торосяними, іржовими, сажевими грибами, ін).

Четверта відмінність полягає в різному балансіпоживних елементів. У природному біогеоценозі первинна продукція рослин (урожай) споживається у численних ланцюгах (мережах) живлення і знову повертається в систему біологічного круговороту у вигляді вуглекислого газу, води та елементів мінерального живлення.

В агроценозі такий кругообіг елементів різко порушується, оскільки значну їх частину людина вилучає з урожаєм. Тому для відшкодування їх втрат і, отже, підвищення врожайності культурних рослин необхідно постійно вносити у ґрунт добрива.

Таким чином, порівняно з природними біогеоценозами агроценози мають обмежений видовий склад рослин та тварин, не здатні до самооновлення та саморегулювання, схильні до загрози загибелі внаслідок масового розмноження шкідників або збудників хвороб та вимагають невпинної діяльності людини з їхньої підтримки.

Під цифрами 3, 4, 5 – характеризує агроценоз; 1, 2, 6 – природний біогеоценоз.

Відповідь: 345.

Екосистема— це функціональна єдність живих організмів та середовища їх проживання. Основні характерні особливості екосистеми – її безрозмірність та безранговість. Заміщення одних біоценозів іншими протягом тривалого часу називається сукцесією. Сукцесія, що протікає на субстраті, що знову утворився, називається первинною. Сукцесія на території, що вже зайнята рослинністю, називається вторинною.

Одиницею класифікації екосистем є біом – природна зона чи область з певними кліматичними умовами та відповідним набором домінуючих видів рослин та тварин.

Особлива екосистема – біогеоценоз – ділянка земної поверхні з однорідними природними явищами. Складовими частинамиБіогеоценоз є кліматоп, едафотоп, гідротоп (біотоп), а також фітоценоз, зооценоз і мікробоценоз (біоценоз).

З метою одержання продуктів харчування людина штучно створює агроекосистеми. Вони відрізняються від природних малою стійкістю та стабільністю, проте більш високою продуктивністю.

Екосистеми - основні структурні одиниці біосфери

Екологічна система, або екосистема, - основна функціональна одиниця в екології, тому що до неї входять організми і

неживе середовище — компоненти, що взаємно впливають на властивості один одного, та необхідні умови для підтримки життя в тій його формі, яка існує на Землі. Термін екосистемавперше був запропонований 1935 р. англійським екологом А. Тенслі.

Таким чином, під екосистемою розуміється сукупність живих організмів (спільнот) і довкілля їхнього існування, що утворюють завдяки кругообігу речовин, стійку систему життя.

Співтовариства організмів пов'язані з неорганічним середовищем найтіснішими матеріально-енергетичними зв'язками. Рослини можуть існувати тільки за рахунок постійного надходження до них вуглекислого газу, води, кисню, мінеральних солей. Гетеротрофи живуть за рахунок автотрофів, але потребують надходження таких неорганічних сполук, як кисень та вода.

У будь-якому конкретному місці проживання запасів неорганічних сполук, необхідні підтримки життєдіяльності організмів, що його населяють, вистачило б ненадовго, якби ці запаси не відновлювалися. Повернення біогенних елементів у середу відбувається як протягом життя організмів (внаслідок дихання, екскреції, дефекації), так і після їх смерті, внаслідок розкладання трупів та рослинних решток.

Отже, співтовариство утворює з неорганічним середовищем певну систему, у якій потік атомів, викликаний життєдіяльністю організмів, має тенденцію замикатися у кругообіг.

Мал. 8.1. Структура біогеоценозу та схема взаємодії між компонентами

У вітчизняній літературі широко застосовується термін «біогеоценоз», запропонований 1940 року. B. НСукачовим.За його визначенням, біогеоценоз - «сукупність на відомому протягом земної поверхні однорідних. природних явищ(атмосфери, гірської породи, грунту та гідрологічних умов), що має особливу специфіку взаємодій цих складових її компонентів та певний тип обміну речовиною та енергією їх між собою та іншими явищами природи і являє собою внутрішньо суперечливу діалектичну єдність, що перебуває в постійному русі, Розвиток ».

У біогеоценозі В.М. Сукачов виділяв два блоки: екотоп— сукупність умов абіотичного середовища та біоценоз- Сукупність всіх живих організмів (рис. 8.1). Екотоп часто розглядають як абіотичне середовище, не перетворене рослинами (первинний комплекс факторів фізико-географічного середовища), а біотоп - як сукупність елементів абіотичного середовища, видозмінених діяльністю живих організмів.

Існує думка, що термін «біогеоценоз» значно більшою мірою відображає структурні характеристики макросистеми, що вивчається, тоді як у поняття «екосистема» вкладається, перш за все, її функціональна сутність. Фактично між цими термінами відмінностей немає.

Слід зазначити, що сукупність специфічного фізико-хімічного оточення (біотопа) із спільнотою живих організмів (біоценозом) та утворює екосистему:

Екосистема = Біотоп + Біоценоз.

Рівноважний (стійкий) стан екосистеми забезпечується на основі кругообігів речовин (див. п. 1.5). У цих кругообігах безпосередньо беруть участь усі складові екосистем.

Для підтримки кругообігу речовин в екосистемі необхідна наявність запасу неорганічних речовин у засвоюваній формі та трьох функціонально різних екологічних груп організмів: продуцентів, консументів та редуцентів.

Продуцентамивиступають автотрофні організми, здатні будувати свої тіла з допомогою неорганічних сполук (рис. 8.2).

Мал. 8.2. Продуценти

Консументи -гетеротрофні організми, які споживають органічну речовину продуцентів або інших консументів і трансформують їх у нові форми.

Редуцентиживуть за рахунок мертвої органічної речовини, переводячи його знову в неорганічні сполуки. Класифікація ця відносна, так як і консументи, і самі продуценти виступають частково в ролі редуцентів протягом життя, виділяючи в довкілля мінеральні продукти обміну речовин.

У принципі кругообіг атомів може підтримуватись у системі і без проміжної ланки — консументів, за рахунок діяльності двох інших груп. Однак такі екосистеми зустрічаються швидше як винятки, наприклад, на тих ділянках, де функціонують співтовариства, сформовані тільки з мікроорганізмів. Роль консументів виконують у природі переважно тварини, їх діяльність із підтримці та прискоренню циклічної міграції атомів в екосистемах складна і різноманітна.

Масштаби екосистеми у природі дуже різні. Неоднакова також ступінь замкнутості підтримуваних них кругообігів речовини, тобто. багаторазовість залучення тих самих елементів у цикли. Як окремі екосистеми можна розглядати, наприклад, і подушку лишайників на стовбурі дерева, і пень, що руйнується, з його населенням, і невелике тимчасове водоймище, луг, ліс, степ, пустелю, весь океан і, нарешті, всю поверхню Землі, зайняту життям.

У деяких типах екосистем винесення речовини за межі настільки великий, що їх стабільність підтримується в основному за рахунок припливу тієї ж кількості речовини ззовні, тоді як внутрішній кругообіг малоефективний. Такі проточні водоймища, річки, струмки, ділянки на крутих схилахгір. Інші екосистеми мають значно повніший кругообіг речовин і відносно автономні (ліси, луки, озера тощо).

Екосистема - практично замкнута система. У цьому полягає принципова відмінністьекосистем від спільнот та популяцій, які є відкритими системами, що обмінюються із середовищем проживання енергією, речовиною та інформацією.

Однак жодна екосистема Землі не має повністю замкненого кругообігу, оскільки мінімальний обмін масою із середовищем проживання все-таки відбувається.

Екосистема є сукупністю взаємопов'язаних енергоспоживачів, які здійснюють роботу з підтримки її нерівноважного стану щодо довкілля за рахунок використання потоку сонячної енергії.

Відповідно до ієрархії спільнот життя на Землі проявляється і в ієрархічності відповідних екосистем. Екосистемна організація життя є одним з необхідних умовїї існування. Як зазначалося, запаси біогенних елементів, необхідні життя організмів Землі загалом і кожному конкретному ділянці її поверхні, небезмежні. Лише система кругообігів могла надати цим запасам властивість нескінченності, необхідне продовження життя.

Підтримувати та здійснювати кругообіг можуть лише функціонально різні групи організмів. Функціонально-екологічна різноманітність живих істот і організація потоку речовин, що видобуваються з навколишнього середовища, в цикли — найдавніша властивість життя.

З цієї точки зору стійке існування багатьох видів в екосистемі досягається за рахунок постійно відбуваються в ній природних порушень місцепроживання, що дозволяють новим поколінням займати простір, що знову звільнився.

Концепція екосистеми

Основним об'єктом вивчення екології є екологічні системи, чи екосистеми. Екосистема займає наступне після біоценозу місце у системі рівнів живої природи. Говорячи про біоценоз, ми мали на увазі лише живі організми. Якщо ж розглядати живі організми (біоценоз) разом із чинниками довкілля, це вже екосистема. Таким чином, екосистема - природний комплекс (біокосна система), утворений живими організмами (біоценоз) і середовищем їх проживання (наприклад, атмосфера - відсталий, грунт, водоймище - біокосної і т.д.), пов'язаними між собою обміном речовин і енергії.

Загальноприйнятий в екології термін «екосистема» запровадив 1935 р. англійський ботанік А. Тенслі. Він вважав, що екосистеми, «з точки зору еколога являють собою основні природні одиниці на поверхні землі», до яких входить «не тільки комплекс організмів, а й весь комплекс фізичних факторів, що утворюють те, що ми називаємо середовищем біома, - фактори місцеперебування в найширшому сенсі». Тенслі підкреслював, що для екосистем характерний різного роду обмін речовин не лише між організмами, а й між органічною та неорганічною речовиною. Це не лише комплекс живих організмів, а й поєднання фізичних факторів.

Екосистема (екологічна система)- Основна функціональна одиниця екології, що є єдністю живих організмів і середовища їх проживання, організоване потоками енергії і біологічним кругообігом речовин. Це фундаментальна спільність живого та середовища його проживання, будь-яка сукупність живих організмів, що спільно живуть, і умов їх існування (рис. 8).

Мал. 8. Різні екосистеми: а - ставка середньої смуги(1 - фітопланктон; 2 - зоопланктон; 3 - жуки-плавунці (личинки і дорослі особини); 4 - молоді коропи; 5 - щуки; 6 - личинки хохомід (комарів-дергунців); 7 - бактерії; 8 - комахи прибережної раст; б - луки (I - абіотичні речовини, тобто основні неорганічні та органічні складові); - Непрямі або харчовані детритом консументи, або сапроби (грунтові безхребетні); С- «верхові» хижаки (яструби);

Поняття «екосистема» можна застосувати до об'єктів різного ступеняскладності та величини. Прикладом екосистеми може служити тропічний ліс у певному місці і в конкретний момент часу, населений тисячами видів рослин, тварин і мікробів, що живуть разом, і пов'язаний між ними взаємодіями. Екосистемами є такі природні утворення, як океан, море, озеро, лук, болото. Екосистемою може бути купина на болоті і гниюче дерево в лісі з організмами, що живуть на них і в них, мурашник з мурахами. Найбільшою екосистемою є планета Земля.

Кожна екосистема може характеризуватись певними межами (екосистема ялинового лісу, екосистема низинного болота). Проте саме поняття "екосистема" безрангове. Вона має ознаку безрозмірності, їй не властиві територіальні обмеження. Зазвичай екосистеми розмежовуються елементами абіотичного середовища, наприклад рельєфом, видовою різноманітністю, фізико-хімічними та трофічними умовами тощо. Розмір екосистем може бути виражений у фізичних одиницях виміру (площа, довжина, обсяг тощо.). Він виражається системною мірою, що враховує процеси обміну речовин та енергії. Тому під екосистемою зазвичай розуміють сукупність компонентів біотичного (живі організми) та абіотичного середовища, при взаємодії яких відбувається більш-менш повний біотичний кругообіг, у якому беруть участь продуценти, консументи та редуценти. Термін «екосистема» застосовується і до штучних утворень, наприклад екосистема парку, сільськогосподарська екосистема (агроекосистема).

Екосистеми можна розділити на мікроекосистеми(дерево в лісі, прибережні зарості водних рослин), мезоекосистеми(болото, сосновий ліс, житнє поле) та макроекосистеми(Океан, море, пустеля).

Про рівновагу в екосистемах

Рівноважними називаються такі екосистеми, які «контролюють» концентрації біогенів, підтримуючи їхню рівновагу з твердими фазами. Тверді фази (залишками живих організмів) є продуктами життєдіяльності біоти. Рівноважними будуть і ті спільноти та популяції, які входять до рівноважної екосистеми. Такий вид біологічної рівноваги називається рухливимоскільки процеси відмирання безперервно компенсуються появою нових організмів.

Рівноважні екосистеми підпорядковуються принципу стійкості Ле Шательє. Отже, ці екосистеми мають гомеостаз, — іншими словами, здатні мінімізувати зовнішній впливза збереження внутрішньої рівноваги. Стійкість екосистем досягається не зміщенням хімічних рівноваг, а шляхом зміни швидкостей синтезу та розкладання біогенів.

Особливий інтерес представляє спосіб підтримки стійкості екосистем, заснований на залученні до біологічного кругообігу органічних речовин, раніше виробленого екосистемою і відкладеного «про запас» - деревини та мортмаси (торф, гумус, підстилка). У цьому випадку деревина служить ніби індивідуальним матеріальним багатством, а мортмаса - колективним, що належить екосистемі в цілому. Це «матеріальне багатство» збільшує запас стійкості екосистем, забезпечуючи їхнє виживання при несприятливих змінах клімату, стихійних лих та ін.

Стійкість екосистеми тим більше, що більша вона за розміром і чим багатша і різноманітніша її видовий і популяційний склад.

Екосистеми різного типу використовують різні варіантиіндивідуальних та колективних способів запасання стійкості при різному співвідношенні індивідуального та колективного матеріального багатства.

Таким чином, основна функція сукупності живих істот (спільноти), що входять до екосистеми, – забезпечити рівноважний (стійкий) стан екосистеми на основі замкнутого кругообігу речовин.

Для природної екосистеми характерні три ознаки:

• сукупність живих та неживих компонентів;
• повний цикл кругообігу речовин, починаючи зі створення органічної речовини і закінчуючи її розкладанням на неорганічні складові;
• збереження стійкості протягом певного часу.

Просторове розмежування екосистем в одних випадках може бути виражене відносно чітко, в інших — досить умовно. Екологу, що вивчає структуру екосистем, зручніше користуватися природними кордонами (наприклад, край болота, узлісся лісу, берег річки або озера). У кожному разі виділення екосистем правомочно лише тоді, коли має місце приплив із довкілля як енергії, а й певної кількості речовини. Тому всі екологічні системи, що сукупно складають біосферу Землі, належать до відкритих систем, що обмінюються з навколишнім середовищем речовиною та енергією. Їхня стабільність створюється і регулюється взаємодією круговороту речовин і потоків енергії. Виходячи з загальної теоріїсистем, концепція екосистеми як відкритої системиповинна враховувати специфіку зв'язаних між собою середовища на вході та середовища на виході. Так, для біосфери Землі середовищем на вході будуть енергія, земна і космічна речовина, а на виході — осадові біогенні породи та гази, що йдуть у космос.

Усі компоненти взаємопов'язані, стійке співвідношення видів складалося століттями. Тому поява будь-якого нового виду, не властивого цій екосистемі, може порушити природну рівновагу.

Наведемо приклади з екологічної історії Австралії. В один із різдвяних днів 1859 р. на цей континент було вперше завезено 24 кролики. Природних хижаків, які харчуються цими звірятами, у місцевій фауні були відсутні. Колонія плідних гризунів стала швидко розмножуватися. Вони з'їдали всю траву на пасовищах і позбавляли корму овець, розведення яких було на той час одним із головних занять австралійських фермерів. 10 кроликів вимагали для прогодування стільки ж трави, як 1 вівця. Але від вівці отримували продукції втричі більше.

Відстріл, ловчі ями, отрути нічого не допомагало. Небувало високі темпи розмноження кролів у благодатних умовах перекривали будь-яку загибель цих звірят від винищувальних заходів. Саме в цей період з'явився вираз – «кролики з'їли Австралію». Ці травоїдні істотно підірвали кормову базу скотарства на континенті і завдали величезної шкоди врожаю сільськогосподарських культур. Уряд англійського домініону пообіцяв 22 тис. фунтів стерлінгів тому, хто позбавить країну від навали ненажерливих гризунів.

Було запропоновано безліч способів боротьби, але жоден не був продуктивним. І ось 1950 р. кілька груп кроликів були заражені міксоматозом — інфекційним вірусним захворюванням. Хворих тварин випустили у кількох районах Австралії. Перші результати були отримані в долині річки Муррей до середини 1951 р. Площа вогнища епізоотії (одночасне поширення захворювання серед великої кількості тварин) становила 2,5 млн км 2 і кролики загинули майже поголовно. У наступні роки ситуація повторювалася в багатьох штатах Австралії, переважно поблизу річок, вологих лісів та інших місць, населених комарами — основними переносниками вірусу міксоматозу.

Незважаючи на те, що повного винищення кроликів не відбулося, їх чисельність ніколи вже не досягала колишнього, загрозливо високого рівня. Наука здобула перемогу.

Принцип екосистеми використовується розробки біологічних систем людини за умов ізоляції від біосфери Землі, наприклад у космічних чи підводних апаратах. Основним компонентом такої штучної екосистеми є зелені рослини, які з допомогою використання енергії світла у процесі фотосинтезу поглинають двоокис вуглецю і виділяють кисень, тобто. здійснюють регенерацію (відновлення) атмосфери. Біомаса рослин використовується в їжу людиною та іншими гетеротрофними організмами, які, у свою чергу, можуть входити до харчового раціону людини. Невикористана біомаса рослин, продукти життєдіяльності людини та інших компонентів розкладаються мікроорганізмами до води, двоокису вуглецю та мінеральних речовин, що знову використовуються рослинами. В даний час створені експериментальні екосистеми, що включають людину, одноклітинні водорості, вищі рослини(капуста, морква, буряк, томат, пшениця та ін), мікроорганізми-мінералізатори. За рахунок регенерації в таких екосистемах повністю забезпечується потреба людини в кисні, воді та до 20% - у їжі.

Екосистеми – це єдині природні комплекси, які утворені сукупністю живих організмів та середовища їх проживання. Вивченням цих формувань займається наука екологія.

Термін «екосистема» виник 1935 р. Використовувати його запропонував англійський еколог А. Тенслі. Природний чи природно-антропогенний комплекс, у якому як живі, і непрямі складові перебувають у тісному взаємозв'язку у вигляді обміну речовин, і розподілу потоку енергії - усе це входить у поняття «екосистема». Види екосистем у своїй бувають різними. Ці основні функціональні одиниці біосфери поділяє окремі групи і вивчає екологічна наука.

Класифікація за походженням

На планеті існують різні екосистеми. Види екосистем класифікуються певним чином. Проте пов'язати воєдино все різноманіття цих одиниць біосфери неможливо. Саме тому є кілька класифікацій екологічних систем. Наприклад, розмежовують їх за походженням. Це:

1. Природні екосистеми. До них відносяться ті комплекси, в яких кругообіг речовин здійснюється без будь-якого втручання людини.
2. Штучні (антропогенні) екосистеми.Вони створені людиною і здатні існувати лише за її безпосередньої підтримки.

Природні екосистеми

Природні комплекси, що існують без участі людини, мають внутрішню класифікацію. Існують наступні видиприродних екосистем за енергетичною ознакою:

Перебувають у повній залежності від сонячного випромінювання;

Ті, хто одержує енергію не тільки від небесного світила, а й від інших природних джерел.

Перший із цих двох видів екосистем є малопродуктивним. Проте такі природні комплекси є вкрай важливими для нашої планети, оскільки існують на величезних площах і впливають на формування клімату, очищають великі обсяги атмосфери тощо.

Природні комплекси, які отримують енергію від кількох джерел, є найпродуктивнішими.

Штучні одиниці біосфери

Різні та антропогенні екосистеми. Види екосистем, що входять до цієї групи, включають:

Агроекосистеми, що виникають як результат ведення людиною сільського господарства;

Техноекосистеми, що виникають в результаті розвитку промисловості;

Урбаноекосистеми, що є результатом створення поселень.

Усе це види антропогенних екосистем, створених з участю людини.

Різноманітність природних компонентів біосфери

Типи та види екосистем природного походження бувають різними. Причому екологи виділяють їх виходячи з кліматичних та природних умовїхнє існування. Так, розрізняють три групи та цілий рядрізноманітних одиниць біосфери.

Основні види екосистем природного походження:

Наземна;

Прісноводна;

Морська.

Наземні природні комплекси

Різноманітність видів екосистем наземного типу включає:

Арктичну та альпійську тундру;

Хвойні бореальні риштування;

Листопадні масиви помірної зони;

Савани та тропічні злаковники;

Чапаралі, що є районами із посушливим літом та дощовою зимою;

Пустелі (як чагарникові, і трав'янисті);

Напіввічнозелені тропічні ліси, розташовані в районах з яскраво вираженими сухими та вологими сезонами;

Тропічні вічнозелені дощові ліси.

Крім основних видів екосистем, існують і перехідні. Це лісотундри, напівпустелі тощо.

Причини існування різних видів природних комплексів

За яким принципом розміщуються на планеті різні природні екосистеми? Види екосистем природного походження знаходяться в тій чи іншій зоні залежно від кількості опадів та температури повітря. Відомо, що клімат у різних куточках земної кулімає суттєві відмінності. При цьому неоднакова і річна сума опадів, що випадають. Вона може бути в межах від 0 до 250 і більше міліметрів. При цьому опади випадають рівномірно протягом усіх сезонів, або припадають в основній частці на певний вологий період. Різниться на планеті і середньорічна температура. Вона може мати значення від негативних величин або сягати тридцяти восьми градусів тепла. Різноманітність і сталість нагріву повітряних мас. Воно може не мати істотних відмінностей протягом року, як, наприклад, у екватора, так і постійно змінюватися.

Характеристика природних комплексів

Різноманітність видів природних екосистем наземної групи призводить до того, що кожна з них має свої відмінні риси. Так, у тундрах, що на північ від тайги, спостерігається дуже холодний клімат. Для цієї місцевості характерні негативна середньорічна температура та зміна полярного дня та ночі. Літо у цих краях триває лише кілька тижнів. При цьому земля встигає розтанути на невелику метрову глибину. Опади в тундрі випадають менш як на 200-300 мм протягом року. Через такі кліматичні умови ці землі бідні рослинністю, представленою лишайниками, що повільно ростуть, мохом, а також карликовими або чагарниками, що стелитьсябрусниці та чорниці. Часом можна зустріти

Не вирізняється багатством і тваринний світ. Він представлений північними оленями, дрібними ссавцями, що риють, а також такими хижаками, як горностай, песець і ласка. Світ птахів представлений полярною совою, пуночкою та іржанкою. Комахи в тундрі здебільшого - види двокрилих. Тундрова екосистема дуже вразлива через погану здатність до відновлення.

Великою різноманітністю відрізняється тайга, розташована в північних районах Америки та Євразії. Для цієї екосистеми характерна холодна та довга зима та численні опади у вигляді снігу. Рослинний світпредставлений вічнозеленими хвойними масивами, в яких росте ялиця і ялина, сосна і модрина. Представники тваринного світу - лосі та борсуки, ведмеді та білки, соболя та росомахи, вовки та рисі, лисиці та норки. Для тайги характерна наявність безлічі озер та боліт.

Широколистяними лісами представлені такі екосистеми. Види екосистем цього типу знаходяться на сході США, Східної Азіїі в Західної Європи. Це зона сезонного клімату, де температура взимку опускається нижче нульової позначки, а протягом року випадає від 750 до 1500 мм опадів. Рослинний світ такої екосистеми представлений такими широколистяними деревами, як бук та дуб, ясен та липа. Є тут чагарники та потужний трав'яний шар. Тваринний світ представлений ведмедями та лосями, лисицями та рисями, білками та землерийками. Мешкають у такій екосистемі сови та дятли, дрозди та соколи.

Степові помірні зони знаходяться в Євразії та Північної Америки. Їхніми аналогами є туссоки в Новій Зеландії, а також пампаси в Південній Америці. Клімат у цих районах відрізняється сезонністю. У літній періодповітря нагрівається від помірно теплих значеньдо дуже високих. Зимові температури негативні. Упродовж року тут спостерігається від 250 до 750 міліметрів опадів. Рослинний світ степів представлений в основному дерновинними злаками. Серед тварин зустрічаються бізони та антилопи, сайгаки та ховрахи, кролики та бабаки, вовки та гієни.

Чапаралі розташовуються у Середземномор'ї, а також у Каліфорнії, Грузії, Мексиці та на південних берегах Австралії. Це зони м'якого помірного клімату, де випадає від 500 до 700 мм опадів протягом року. З рослинності тут є чагарники та дерева з вічнозеленими твердими листочками, такі як дика фісташка, лавр та ін.

Такі екологічні системи, як савани, розташовуються у Східній та Центральній Африці, Південній Америці та Австралії. Значна їх частина знаходиться у Південній Індії. Це зони жаркого та сухого клімату, де протягом року випадає від 250 до 750 мм опадів. Рослинність переважно - злакова трав'яниста, лише подекуди зустрічаються рідкісні листопадні дерева (пальми, баобаби і акації). Тваринний світ представлений зебрами та антилопами, носорогами та жирафами, леопардами та левами, грифами і т. д. Багато в цих краях комах, таких як муха цеце.

Пустелі зустрічаються в деяких районах Африки, на півночі Мексики і т. д. Клімат тут сухий, з випаданням опадів менше 250 мм на рік. Дні у пустелях спекотні, а ночі холодні. Рослинність представлена ​​кактусами та рідкісними чагарниками з великими кореневими системами. Серед представників тваринного світу поширені ховрахи та тушканчики, антилопи та вовки. Це тендітна екосистема, що легко руйнується під впливом водної та вітрової ерозії.

Напіввічнозелені тропічні листопадні ліси зустрічаються в Центральній Америці та Азії. У цих зонах спостерігається змінність сухого та вологого сезонів. Середньорічна кількість опадів – від 800 до 1300 мм. Тропічні ліси населяє багатий тваринний світ.

Дощові тропічні вічнозелені ліси знаходяться у багатьох куточках нашої планети. Є вони у Центральній Америці, на півночі Південної Америки, у центральній та західній частині екваторіальної Африки, у прибережних районах північно-західної Австралії, а також на островах Тихого та Індійського океанів. Теплі кліматичні умови у цих краях не відрізняються сезонністю. Рясні опади перевищують межу 2500 мм протягом року. Ця система відрізняється величезною різноманітністю рослинного та тваринного світу.

Існуючі природні комплекси, зазвичай, немає жодних чітких кордонів. Між ними обов'язково знаходиться перехідна зона. У ній не тільки відбувається взаємодія популяцій різних видівекосистем, але й зустрічаються особливі видиживих організмів. Таким чином, перехідна зона включає більшу різноманітність представників фауни і флори, ніж прилеглі до неї території.

Водні природні комплекси

Дані одиниці біосфери можуть існувати у прісних водоймах та морях. До перших з них належать такі екосистеми, як:

Лентичні – це водосховища, тобто стоячі води;

Лотичні, представлені струмками, річками, джерелами;

Області апвеллінгу, де здійснюється продуктивне рибальство;

Протоки, бухти, лимани, є естуаріями;

Глибоководні зони рифів.

Приклад природного комплексу

Екологи розрізняють велику різноманітність видів природних екосистем. Проте існування кожної з них відбувається за тією ж схемою. Для того щоб найбільш глибоко зрозуміти взаємодію всіх живих і неживих істот в одиниці біосфери, розглянемо вигляд. хімічний складповітря та ґрунту.

Луг - це рівноважна система, що включає різні елементи. Одні з них – макропродуценти, якими є трав'яниста рослинність, створюють органічну продукцію цієї наземної спільноти. Далі життя природного комплексу здійснюється за рахунок біологічної харчового ланцюжка. Рослинні тварини чи первинні консументи харчуються лучними травами та його частинами. Це такі представники фауни, як великі травоїдні та комахи, гризуни та багато видів безхребетних (суслик та заєць, куріпка тощо).

Первинні консументи йдуть у їжу вторинним, яких відносять м'ясоїдних птахів і ссавців (вовк, сова, яструб, лисиця тощо. буд.). Далі до роботи підключаються редуценти. Без них неможливо повний описекосистеми. Види багатьох грибів та бактерій і є цими елементами у природному комплексі. Редуценти розкладають органічні продукти мінерального стану. Якщо температурні умовисприятливі, то рослинні залишки та мертві тварини швидко розпадаються на прості з'єднання. Деякі з цих компонентів містять у своєму складі елементи живлення, які вилуговуються і використовуються повторно. Більше стійка частина органічних залишків (гумус, целюлоза тощо. буд.) розкладається повільніше, живлячи рослинний світ.

Антропогенні екосистеми

Розглянуті вище природні комплекси здатні існувати без будь-якого втручання людини. Зовсім по-іншому справа в антропогенних екосистемах. Їхні зв'язки працюють лише за безпосередньої участі людини. Наприклад, агроекосистема. Основною умовою її існування є не лише використання сонячної енергії, а й надходження “дотацій” у вигляді своєрідного пального.

Частково ця система схожа на природну. Подібність до природного комплексу спостерігається під час зростання та розвитку рослин, що відбувається за рахунок енергії Сонця. Проте ведення сільського господарства неможливе без підготовки ґрунтового шару та збирання врожаю. А ці процеси потребують енергетичних субсидій людського суспільства.

До якого виду екосистем належить місто? Це антропогенний комплекс, де велике значення має енергія палива. Її витрата порівняно з потоком сонячних променів вища у два-три рази. Місто можна порівняти з глибоководними чи печерними екосистемами. Адже існування саме цих біогеоценозів багато в чому залежить від надходження речовин та енергії ззовні.

Міські екосистеми виникли в результаті історичного процесу, що називається урбанізацією. Під його впливом населення країн залишало сільські місцевості, утворюючи великі поселення. Поступово міста дедалі більше посилювали свою роль розвитку суспільства. При цьому для покращення життя людина сама створила складну урбаністичну систему. Це призвело до деякого відриву міст від природи та порушення існуючих природних комплексів. Систему населеного пункту можна назвати урбаністичною. Однак у міру розвитку промисловості дещо змінилося. До якого виду екосистем належить місто, біля якого працює завод чи фабрика? Скоріше її можна назвати промислово-урбаністичною. Цей комплекс складається з житлових зон та територій, на яких розташовуються об'єкти, що виробляють різноманітну продукцію. Екосистема міста відрізняється від природної ряснішим і, крім того, отруйним потоком різних відходів.

Для того, щоб покращити середовище свого проживання, людина створює навколо своїх населених пунктівтак звані зелені пояси. Вони складаються з трав'яних газонів та чагарників, дерев та ставків. Ці невеликі за розміром природні екосистеми створюють органічну продукцію, яка не відіграє особливу роль у міському житті. Для існування людям потрібні їжа, пальне, вода та електрика ззовні.

Процес урбанізації значно змінив життя нашої планети. Вплив штучно створеної антропогенної системи великою мірою змінило природу на широких територіях Землі. При цьому місто впливає не лише на зони, де знаходяться самі архітектурно-будівельні об'єкти. Він впливає на величезні території та за своїми межами. Наприклад, зі збільшенням попиту продукцію деревообробної промисловості людина вирубує лісові масиви.

У процесі функціонування міста у повітря потрапляє безліч різноманітних речовин. Вони забруднюють повітря та змінюють кліматичні умови. У містах вища хмарність і менше сонячного світла, більше туману та мряки, а також трохи тепліше, ніж у сусідній сільській місцевості.

• Гліб, значення імені, характер та доля для хлопчиків
• Бог аполлон - давньогрецький бог сонця Як пишеться аполон чи аполлон
• Загибель шумерської цивілізації
• Місця масових страт відьом
• Ім'я Георгій - значення, характер та доля
• Бісквітний рулет із брусничним суфле
• Бельгійські вафлі «Брюссельські
• Сосиски гриль у духовці - покроковий рецепт
• Пиріг із волоськими горіхами – сила для мозку, радість для шлунка!
• Качка в духовці з картоплею рецепт

• Електростатичне поле та його характеристики
• Частинки Російська мова 7 кл частинки
• Історія Жанни Д'aрк. (Жанна Д'Арк). Жанна д'Арк та незавоювання Англії Чому жанна дарк зуміла перемогти англійців
• Історія зради генерала Власова
• Анастасій i, імператор Імператор Анастасій
• Таємниці афону Таємниці афону
• Як намалювати казку олівцем поетапно
• Громадянська війна у колумбії Громадянська війна у колумбії карта
• Дистанційне навчання англійської мови
• Загальна літературно-книжкова лексика