Динамика экосистем

Министерство  образования и науки Украины

Севастопольский Национальный Технический Университет

Факультет Морских технологий и судоходства

 
  

 

 

 

 

Реферат

по дисциплине «Основы экологии»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

Ст.гр. ЭД-22з 

___________

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Севастополь

2012 г.

Содержание:

 

Введение

 

1.Сообщества и экосистемы. Динамика экосистем.

 

2. Экологические последствия  загрязнения гидросферы.

 

3. Регламентация воздействия  на биосферу: экологическая стандартизация, нормирование, оценка воздействия, экспертиза, сертификация, лицензирование.

 

Список использованной литературы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Экология изначально возникла как наука о среде  обитания живых организмов: растений, животных (в том числе и человека), грибов, бактерий и вирусов, о взаимоотношениях между организмами и средой их обитания и о взаимоотношениях организмов друг с другом. Само же слово «экология» возникло гораздо позже в сравнении со временем появления собственно экологических знаний. Оно было введено немецким биологом Эрнстом Геккелем (1869 г.) и образовано от греческого слова «ойкос» - дом, жилище. До 30-х годов ХХ столетия общей экологии, как общепризнанной науки, еще не существовало. Долгое время экология была представлена всевозможными частными экологическими дисциплинами: экологией растений, экологией животных, экологией грибов и т.д. Эти дисциплины формировались в рамках соответствующих таксономических разделов биологии - ботаники, зоологии, микологии и др., как подразделения этих наук.

По мере накопления знаний о взаимодействии живых организмов со средой обитания исследователи поняли, что на Земле существуют своеобразные системы, состоящие из живых организмов и неживого вещества. Для них характерен высокий уровень организации, наличие прямых и обратных связей между компонентами (частями этих систем), способность к поддержанию своего состояния при всевозможных возмущениях, т.е. эти системы состоят из упорядоченно взаимодействующих и взаимозависимых компонентов, образующих единое целое. Они были названы экологическими, или экосистемами.

Экосистемы всюду вокруг нас. Там, где есть жизнь, там есть и экосистемы. А жизнь на Земле  повсюду: и в толще океана на дне  самых глубоких морских желобов, и в атмосфере на высоте нескольких десятков километров, и в глубоких пещерах, куда никогда не проникает луч света, и на поверхности ледников в Антарктиде и в высокой Арктике. Самая большая экосистема – биосфера, или экосфера, Земли. Она включает всю совокупность живых организмов планеты, взаимодействующих с неживой природой, и через нее проходит энергия Солнца, обеспечивая устойчивое равновесие биосферы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сообщества  и экосистемы.

 

Сообщество (биоценоз)-исторически сложившаяся устойчивая совокупность популяция растений, животных, грибов и микроорганизмов, приспособленных к совместному обитанию на однородном участке территории или акватории. Термин «биоценоз» предложил немецкий зоолог К.Мебиус в 1877 году. Свойствами сообществ являются устойчивость (то есть способность противостоять внешним воздействиям), продуктивность(способность производить живое вещество). Показателями сообщества являются характеристики его состава(видовое разнообразие, структура пищевой сети),а также соотношение отдельных групп организмов.                   Одна из главных задач экологии выяснить взаимосвязи между свойствами и составом сообщества, которые проявляются независимо от того, какие виды в него входят. Масштабы биоценотических группировок организмов (биоценозов) различны -от сообществ на стволе дерева, в норе или на болотной кочке (их называют микросообществами) до населения участка дубравы, соснового или елового леса, луга, озера, болота или пруда. Составными частями биоценоза являются фитоценоз, зооценоз, микоценоз и микробиоценоз. Фитоценоз-это совокупность растительных популяций одного сообщества; зооценоз-это совокупность популяций животных, которые служат механизмом перераспределения вещества и энергии внутри экосистемы; микоценоз-это сообщество грибов и микробиоценоз- это сообщество микроорганизмов. 
       Сообщества — не случайные образования. Об этом свидетельствует то, что в сходных по географическому положению и природным условиям районах возникают похожие сообщества. Озера средней полосы, например, характеризуются большим сходством фауны и флоры. В составе рыбного населения можно легко обнаружить такие хорошо всем знакомые виды, как плотва, окунь, щука, ерш и др. При внимательном изучении обнаруживается не только сходство видов, но и сходство связей между ними. Эти связи чрезвычайно разнообразны. Входящие в сообщество виды снабжают друг друга всем необходимым для жизни — пищей, укрытиями, условиями для размножения. Взаимодействие видов обеспечивает эффективное использование ресурсов сообщества, препятствует бесконтрольному росту численности тех или иных организмов, т. е. выполняет роль регуляторов, поддерживающих устойчивое функционирование сложных природных систем.

Сообщества организмов тесно связаны не только друг с  другом, но и с неорганической средой. Растения могут существовать только при наличии света, углекислого газа, воды, минеральных солей. Животные и другие организмы(грибы, бактерии) нуждаются в кислороде и воде.Из окружающей среды живые организмы поглощают биогенные элементы и энергию и возвращают их обратно(например, при дыхании, выделении экскрементов, разложении растительных и животных остатков). Благодаря этим обменным процессам биоценоз и окружающая его неорганическая среда (экотоп) представляют собой сложную систему, получившую название экосистема или биогеоценоз. 
   Экосистема (от греч. oikos — жилище и systema — объединение) — это сообщество живых организмов вместе с физической средой их обитания, объединенные обменом веществ и энергии в единый комплекс. Виды связаны не только друг с другом, но и с неживой природой. Эта связь осуществляется через вещество и энергию. Примером экосистемы может служить пруд, включающий сообщество его обитателей, физические свойства и химический состав воды, особенности рельефа дна, состав и структуру грунта, взаимодействующий с поверхностью воды атмосферный воздух, солнечную радиацию. 
В экосистемах происходит непрерывный обмен энергией и веществом между живой и неживой природой. Энергия и вещество постоянно необходимы живым организмам, и они черпают их из окружающей неживой природы. Даже такой небольшой грызун, как полевая мышь, способен за свою жизнь съесть десятки килограммов зерна; рост растений сопровождается огромным потреблением воды и т. д.  
   При классификации наземных экосистем обычно используют признаки растительных сообществ, составляющих основу экосистем, и климатические (зональные) признаки. Так, выделяют определенные типы экосистем, например тундра лишайниковая, тундра моховая, лес хвойный (еловый, сосновый), лес лиственный (березняк), лес дождевой (тропический), степь, кустарники (ивняк), болото травянистое, болото сфагновое. 
Растительные сообщества (и экосистемы) обычно не имеют резких границ и переходят друг в друга постепенно при изменении природных условий. Например, на границе лесов и тундры на севере нашей страны имеется переходная зона — лесотундра. Здесь чередуются редколесья, кустарники, сфагновые болота, луга. На границе леса и степи простирается зона лесостепи. Более увлажненные участки этой зоны заняты лесом, сухие — степью. От участка к участку меняется не только состав растительности, но и животный мир, особенности вещественно-энергетического обмена между организмами и физической средой их обитания. 
        В соответствии с определениями между понятиями «экосистема» и «биогеоценоз» нет никакой разницы, биогеоценоз можно считать полным синонимом термина экосистема. Однако существует распространенное мнение, согласно которому биогеоценоз может служить аналогом экоситсемы на самом начальном уровне, так как термин биогеоценоз делает больший акцент на связь биоценоза с конкретным учатком суши или водной среды, в то время как экосистема предполагает любой абстрактный участок. 
Все природные экосистемы (биогеоценозы) связаны между собой и вместе образуют живую оболочку Земли, которую можно рассматривать как самую большую экосистему. Эта экосистема называется биосферой. Она охватывает часть атмосферы, часть литосферы и всю гидросферу. Целостное учение о биосфере создал выдающийся отечественный ученый В. И. Вернадский (1863—1945).

Динамика экосистемы.

 

Экосистемы подвержены непрерывным изменениям. Одни виды постепенно отмирают или вытесняются, уступая место другим. Внутри экосистем постоянно протекают процессы разрушения и новообразования. Например, старые деревья отмирают, падают и перегнивают, а покоящиеся рядом до поры до времени в почве семена прорастают, давая новый цикл развития жизни. Изменение экосистемы во времени в результате внешних и внутренних воздействий носит название динамики экосистемы.

Динамика экосистемы отражает зависимость экосистемы от комплекса абиатических факторов и  адаптивную реакцию всей системы  на эти факторы.

1.Циклические изменения сообщества.

   а) Суточная динамика.

   б) Сезонная динамика.

2.Многолетняя изменчивость обусловлена периодическими изменениями общей циркуляции атмосферы, которая в свою очередь зависит от усиления или ослабления солнечной активности.

3.Динамика или поступательное изменение. Смена одного биоценоза другим, с иным набором доминирующих видов.

Последовательная смена  одного биоценоза другим называется сукцессия. Встречается несколько  видов сукцессии:

  а) Антропогенная сукцессия – связана с деятельностью человека.

  б) Зоогенные или фитогенные.

  в) Катастрофические связаны с какими либо катастрофическими природными или антропогенными факторами.

Суточная динамика экосистем. Составляющие любую экосистему виды не одинаково реагируют на факторы внешней среды. Поэтому одни из них более активны в дневное время суток, другие — к вечеру и ночью. Суточная динамика происходит в сообществах всех зон — от тундры до влажных тропических лесов.

Наиболее четко суточная динамика выражена в природных зонах с резким колебанием факторов среды на протяжении суток. Например, в пустыне жизнь летом в полуденные часы замирает, хотя некоторые животные и проявляют определенную активность

Чрезвычайно интересное суточное явление  наблюдается у представителей животного планктона (зоопланктона) в морях и пресных водоемах. Днем они держатся на глубине, а ночью поднимаются в поверхностные слои.

Сезонная динамика экосистем определяется сменой времен года. Это выражается в изменении не только состояния и активности организмов отдельных видов, но и их соотношения. В первую очередь сезонная динамика затрагивает видовой состав. Неблагоприятные сезонные погодные условия заставляют многие виды мигрировать в районы с лучшими условиями существования. У видов же, остающихся зимовать в экосистеме, значительно изменяется их жизненная активность. Большинство видов деревьев и кустарников на зиму сбрасывает листву. Приостанавливается активное деление клеток образовательной ткани. Вегетативные органы однолетних растений отмирают. У многолетних трав жизнеспособными остаются только корневая система и зимующие почки, прикрытые от замерзания почвой и снежным покровом. Некоторые виды оседлых животных впадают в спячку, предварительно накопив запасы энергетического сырья — жира. Другие ведут зимой активный образ жизни и способны обеспечить себя кормом.

Сукцессия – постепенная, необратимая, направленная смена одних биоценозов другими на одной и той же территории под влиянием природных факторов или воздействия человека.

Сукцессия завершается стадией когда все экосистемы размножаясь относительно постоянную численность и дальнейшей сменой состава не происходит. Такое равновесное состояние называют климаксом, а экосистему климаксевой или зрелой.

Постепенные процессы изменения экосистем  могут носить иной характер в случае катастрофических воздействий на них. Если разрушение биоценоза вызвано, например, ураганом, пожаром или рубкой леса, то восстановление исходного биоценоза происходит медленно.

Изменения сообществ отражаются суточной, сезонной и многолетней динамикой экосистем. Такие изменения обусловлены периодичностью внешних условий.

 

 Экологические последствия  загрязнения гидросферы.

 

Гидросфера – водная среда, которая включает поверхностные  и подземные воды. Поверхностные  воды в основном сосредоточены в Мировом океане, содержащем около 91% всей воды на Земле. Вода в океане (94%) и под землей- соленая. Количество пресной воды составляет 6% от общего объёма воды на Земле.

В настоящее время человечество использует 3,8 тыс. куб. км. воды ежегодно. При нынешних темпах роста потребления воды этого хватит на ближайшие 25-30 лет. Выкачивание грунтовых вод приводит к оседанию почвы и зданий (В Мехико и Бангкоке) и понижение уровней подземных вод на десятки метров.

Основные виды загрязнения  гидросферы.

Загрязнение нефтью и  нефтепродуктами приводит к появлению  нефтяных пятен, что затрудняет процессы фотосинтеза в воде из-за прекращения  доступа солнечных лучей, а также  вызывает гибель растений и животных. Каждая тонна нефти создает нефтяную пленку на площади до 12 кв. км. Восстановление пораженных экосистем занимает 10-15 лет.

Загрязнение сточными водами в результате промышленного производства, минеральными и органическими удобрениями  в результате сельскохозяйственного  производства, а также коммунально-бытовыми стоками ведет к эвтрофикации водоемов – обогащению их питательными веществами, приводящему к чрезмерному развитию водорослей, и к гибели других водных экосистем с непроточной водой (озер, прудов), а иногда к заболачиванию местности.

Загрязнение ионами тяжелых металлов нарушает жизнедеятельность водных организмов и человека.

Кислотные дожди приводят к закислению водоемов и к гибели экосистем.

Радиоактивное загрязнение  связано со сбросом в водоемы  радиоактивных отходов.

Тепловое загрязнение  вызывает сброс в водоемы подогретых вод ТЭС и АЭС, что приводит к массовому развитию синезеленых водорослей, так называемому цветению воды, уменьшению количества кислорода и отрицательно влияет на флору и фауну водоемов.

Механическое загрязнение  повышает содержание механических примесей.

Бактериальное и биологическое  загрязнение связано с разными  патогенными организмами, грибами  и водорослями.

Мировое хозяйство сбрасывает в год 1500 куб. км сточных вод разной степени очистки, которые требуют 50-100-кратного разбавления для придания им естественных свойств и дальнейшего очищения в биосфере. При этом не учитываются воды сельскохозяйственных производств. Мировой речной сток ( 37,5-45 тыс. куб. км в год) недостаточен для необходимого разбавления сточных вод. Таким образом, в результате промышленной деятельности пресная вода перестала быть возобновляемым ресурсом.

Рассмотрим последовательно  загрязнение океанов, морей, рек и озер.

 

Загрязнение океанов  и морей.

Ежегодно в Мировой океан попадает более 10 млн. т нефти и до 20% его площади уже покрыты нефтяной пленкой. В первую очередь это связано с тем, что добыча нефти и газа в Мировом океане стала важнейшим компонентом нефтегазового комплекса.

Загрязнение гидросферы водным транспортом происходит по двум каналам. Во-первых, морские и речные суда загрязняют ее отходами, получаемыми в результате эксплуатационной деятельности, и, во-вторых, выбросами в случае аварий токсичных грузов, большей частью нефти и нефтепродуктов. Энергетические установки судов (в основном дизельные двигатели) постоянно загрязняют атмосферу, откуда токсичные вещества частично или почти полностью попадают в воды рек, морей и океанов.

Нефть и нефтепродукты являются главными загрязнителями водного бассейна. На танкерах, перевозящих нефть и  ее производные, перед каждой очередной загрузкой, как правило, промываются емкости (танки) для удаления остатков ранее перевезенного груза. Промывочная вода, а с ней и остатки груза обычно сбрасываются за борт. Кроме того, после доставки нефтегрузов в порты назначения танкеры чаще всего направляются к пункту новой погрузки порожними. В этом случае для обеспечения надлежащей осадки и безопасности плавания танки судна наполняются балластной водой. Эта вода загрязняется нефтяными остатками, а перед погрузкой нефти и нефтепродуктов выливается в море. По мере роста перевозок нефтегрузов все большее количество нефти стало попадать в океан при авариях.

Для предотвращения подобных катастроф  разрабатываются двухкорпусные  танкеры. При аварии, если будет поврежден  один корпус, второй предотвратит попадание нефти в море.

Происходит загрязнение океана и другими видами отходов промышленности. Во все моря мира сброшено примерно 20 млрд. т мусора.

До 2 млн. морских птиц и 100 тыс. морских  животных, в том числе до 30 тыс. тюленей, ежегодно погибают, проглотив какие-либо пластмассовые изделия или запутавшись в обрывках сетей и тросов.