Лекции по "Экологии"

 

Биологическое разнообразие – это разнообразие всех живых организмов Планеты. Являясь продуктом эволюционного процесса, оно включает в себе десятки миллионы видов.

 

В результате хозяйственной  деятельности человека биоразнообразие  уменьшается. С 1600 года зарегистрировано исчезновение 484 видов животных и 654 видов растений. В настоящее время  еженедельно исчезает 1 вид растение. Исчезновение 1 вида растения приводит к исчезновению 30 видов насекомых и круглых червей.

Для предотвращения уменьшения биоразнообразия прилагаются  следующие Международные усилия:

1) Создаются  Красные Книги (МСОП – 1963, СССР  – 1978, Узбекистан – 1984, 1985. 2003, 2007)

2) Принимаются  Международные Конвенции. В 1992 году в Рио-де-Жанейро (Бразилия) в участии 167 государств подписана  «Конвенция о биоразнообразии». Цель Конвенции – сохранение  биоразнообразия, рациональное использование  компонентов природы и справедливое распределение выгоды от использования генетических ресурсов между участниками и Конвенции.

РУз член Конвенции  с 1995 года. В 1998 году Президентом РУз  подписана «Национальная стратегия  и план действий по сохранению биоразнообразия  в Республике Узбекистан».

В 1973 году в Вашингтоне с участием 119 государств подписана  «Конвенция о международной торговле видами дикой флоры и фауны, находящимися под угрозой исчезновения» (СИТЕС). РУз участник этой Конвенции с 1997 года.

В Узбекистане  в 1993 году принят Закон «Об особо охраняемых природных территориях» (переименован в 2004 году). В Узбекистане 9 заповедников (211 260 га), 11 заказников и 2 национальных природных парков (2 101 906 га).

 

1. Что такое биологические макросистемы?
2. Какие знаете структуры популяции?
3. Какие структуры могут иметь биоценозы?
4. Какие биотические связи имеются между организмами?
5. Как вы понимаете биологическое разнообразие?
6. В чем заключается суть сохранения биоразнообразия?
7. Какое значение имеет Красная книга для сохранения биоразнообразия?
8. Какие меры в Узбекистане принимаются по сохранению биоразнообразия?

 

Основная литература

Маврищев В.В.  Общая экология //Курс лекций//. Минск: Новое знание, 2005 – 298 с.

Николайкин Н.И. и др.  Экология. М.: Дрофа, 2005 – 622 с.

Чернова Н.М., Былова А.М.  Экология. М.: Просвещение, 1988 – 271 с.

 

Дополнительная литература

Андреева Т.А.  Экология в вопросах и ответах. М.: Проспект, 2007 – 179 с.

Баратов П. и др.Табиатни муҳофаза қилиш ва ўзгартириш. Тошкент: Ўқитувчи, 1980 – 286 c.

Маслова Т.Н., Федорова Е.В.  Основы экологических знаний. М.: Изд-во Московского энергетического института, 2001 – 60 с.

Мурадов Ш.О. и др.Экология //Умумий экология//. Қарши, 2005–120 c.

Салимов Х.В. Экология //Русско-узбекский толковый словарь//. Ташкент: Изд-во O‘zbekiston milliy ensiklopediyasi, 2009 – 461 с.

Стадницкий  Г.В., Родионов А.И. Экология. М.: Высшая школа,1988 –272 с.

Радкевич  Е.А.  Экология. Минск, 1983 – 282 с.

Тўхтаев А., Ҳамидов А.  Экология асослари ва табиатни муҳофаза қилиш. Тошкент: Ўқитувчи, 1994 – 158 c.

Хван  Т.А. Промышленная экология. Ростов-на-Дону: Феникс, 2003 – 310 с.

Щукин И. Экология (шпаргалки для студентов вузов). Ростов-на-Дону: Феникс, 2005 – 219 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 – тема 

 

  Экосистемы

 

План темы:

 

5.1. Понятие об экологической системе

 

5.2.  Круговорот  веществ и поток энергии в 

        экосистеме

 

5.3.  Продуктивность  и динамика экосистем

 

5.4.  Экосистемы разных природных  сред

 

 

 

5.1. Понятие  об экологической системе

Сообщества  организмов и абиотическая среда  взаимосвязаны материальными и  энергетическими связями. Растения, получая из абиотической среды углекислый газ, воду и минералов, синтезируют  из них органические вещества и при  этом сами питаются. Поэтому в экологии они называются автотрофами (гр. autos – сам, trophe – пища). Животные питаются готовыми различными органическими веществами (растительной и животной пищей) и поэтому в экологии они называются гетеротрофами (гр. geteros - другой, разной). Автотрофы и гетеротрофы по истечению времени завершают свою жизнь и попадают в почву, где их тело разлагается микроорганизмами. В результате  полученные из среды компоненты возвращаются в первоначальное состояние, т.е. происходит естественный круговорот веществ в природе. Таким образом, в условиях тесной взаимосвязи образуется взаимодействующая сложная система, состоящая из биотических и абиотических компонентов.

Термин введен в 1935 г. английским ученым А.Тенсли. По размерным показателям различаются микро-, мезо-, макро- и мегаэкосистемы. В качестве синонима Э. применяется термин «биогеоценоз». Эти понятия близкие, различие в том, что термин экосистема приложим для обозначения систем, а биогеоценоз – понятие территориальное.

5.2. Круговорот  веществ и поток энергии в  экосистеме

Используя энергию Солнца, автотрофные организмы синтезируют органические вещества, куда вложат эту энергию. Таким образом, происходит круговорот веществ и поток энергии между организмами. Энергия, в отличие от веществ, при передачах из организма в организм согласно законы термодинамики не доходит до микроорганизмов:

1) закон сохранения энергии. Согласно закону общая энергия в замкнутой системе всегда остаётся постоянной, но может превращаться в другой вид энергии (световая → тепловая);

2) закон энтропии (гр.en – внутрь, trope – превращение). Согласно закону энергия при превращении в другой вид переходит из концентрированной формы в рассеянной;

3) согласно третьему закону термодинамики, чем больше рассеивание энергии, тем труднее использовать её организмами.

Итак, организмы способны продолжать свою жизнедеятельность благодаря пищевых связей. Пищевые связи в экологии называются трофическими связями. Трофические связи образуют закрытую цепь питания, состоящую из 3-5 звеньев:

1 – продуценты, т.е. производители (автотрофы)

2 – консументы, т.е. потребители (гетеротрофы)

3 – редуценты,  т.е. восстановители (гетеротрофы).

Место каждого  звена в цепи питания называется трофическим уровнем. Организмы каждого трофического уровня за счет массы полученной пищи образуют свою биомассу, т.е. биопродукцию. Биомасса продуцентов называется первичной биопродукцией, за счет которой в других звеньях создаются вторичная, третичная и др. порядков биопродукции, но в каждый раз всё меньше и меньше. Это объясняется правилами экологических пирамид.

Экологические пирамиды – это графические модели, отражающие число особей, количество их биомассы или заключенной в  них энергии на каждом трофическом  уровне. Различают 3 типа экологической  пирамиды.

1. Пирамида чисел отражает численность организмов на каждом трофическом уровне. С повышением трофического уровня число особей обычно уменьшается.

2. Пирамида биомасс отражает соотношение массы между продуцентами и консументами. В наземных биоценозах общая масса продуцентов обычно больше, чем консументов разных порядков. В водных экосистемах – наоборот.

3. Пирамида энергии отражает уменьшения потока энергии по пищевой цепи.

5.3. Продуктивность и динамика экосистем

Продуктивность  экосистем – это воспроизводство биомассы организмов на определенной площади за единицу времени. Продуктивность экосистем зависит от условий влажности и температуры местности. Она высока в прибрежных полосах морей, эстуариях, во влажных лугах и бедна в открытых зонах океана и в аридных территориях.

Динамика  экосистем – это изменения,  характерные для всех экосистем. Различают 2-х видов изменений:

1) периодическая изменчивость – суточная, сезонная и многолетняя изменчивость. Суточная изменчивость влияет на активность организмов в течение сутки; Сезонная изменчивость влияет не только на активность организмов, но и на их численность по сезонам.

2) продвигаемая изменчивость случается из-за одностороннего продолжительного воздействия факторов среды на организмы и приведет к изменению структурного состава биоценоза. Различают экзогенных и эндогенных изменений. Глубокие экзогенные изменения могут привести к дигрессии биотических сообществ (напр., отравление среды от горного и металлургического пр-ва). Эндогенные изменения – это сукцессионные изменения (англ. succession - постепенно). При этом состав биоценоза постепенно меняется новыми компонентами. Скорость с/и постепенно снижается и прекращается, что называется климаксом сукцессии. При этом конкуренция между организмами затухает, и круговорот веществ войдет в нормальное русло.

 

5.4. Экосистемы разных природных сред

На Земле  различают 2-х видов экосистем, существенно  отличающихся природными условиями.

5.4.1. Наземные экосистемы.  По признакам растительных сообществ и климата в наземных экосистемах выделяются пустынные экосистемы, травянистые экосистемы и лесные экосистемы.

Пустынные экосистемы занимают 16% территории суши, где количество годовых осадков не более 250 мм. В них выделяются тропические пустыни, пустыни умеренных широт и холодные пустыни.  Биопродуктивность не более 0,7 кг/м².

Травянистые экосистемы по климатическим и природным условиям разнородны. В них выделяются тропические травянистые экосистемы так называемые саванны (исп. sabana-равнина),  травянистые экосистемы умеренных широт и полярные травянистые экосистемы (арктические тундры).

Лесные экосистемы широко распространены, по климатическим и природным условиям также разнородны. В них выделяются влажные тропические леса, листопадные леса умеренных широт и северные хвойные леса.

5.4.2. Водные экосистемы. В водных экосистемах жизнь организмов зависит от температуры и солености воды, от глубины проникновения солнечных лучей и доступности биогенов. В отличие от наземных экосистем в водных экосистемах: 1) ввиду отсутствия эдафического фактора продуценты (водоросли) с биогенным фондом неразрывную связь не имеют; 2) консументы  с продуцентами (живыми растениями) неразрывную связь также не имеют. Они больше связаны с редуцентами, т.к. большинство консументов живет ниже массы растений, где питаются продуктами деструкции растительных организмов.

Водные экосистемы по отношению к свойствам водных площадей делятся на: экосистемы мирового океана, экосистемы стоячих водоемов и экосистемы текучих водоемов.

Эвтрофикация  водоемов. Эвтрофикация (гр.eutrophia – хорошее питание) – это обогащение водоема биогенами, стимулирующий рост фитопланктона. Она характерна для стоячих, реже медленно текучих водоёмов. С ростом массы фитопланктона обогащается пищевой фонд консументов, что приведет к резкому увеличению количества последних. Это влечет за собой увеличения расхода кислорода. В результате образуется дефицит в кислороде. При этом вода зеленеет, тухнет и  всё погибает.

5.4.3. Закономерности географического  распространения экосистем. По мере продвижения от севера на юг количество солнечной энергии, достигаемой на земную поверхность, возрастает. В связи с этим к югу возрастает количество видов, численность особей и повышения биопродуктивность экосистем. Отсюда вывод, что солнечная энергия ускоряет биохимических процессов и в результате биопродуктивность организмов увеличивается.

Однако, в отдельных  экосистемах прослеживается другая закономер-ность. Независимо от солнечной  радиации  пустынные экосистемы бедны. В водных экосистемах количество видов увеличивается к тропике, но продуктивность экосистем выше в холодных водах.

               

1. Что за организмы автотрофные и гетеротрофные?
2. Дайте определение экосистеме
3. Какие бывают экосистемы по пространственному значению?
4. Объясните поток веществ и энергии в экосистеме
5. Из каких звеньев состоит пищевая цепь?
6. Как понимаете понятие о биологической продуктивности?
7. Что подразумевается под первичной и вторичной биопродукцией экосистем?
8. Что такое экологическая пирамида и какие её виды?
9. Как понимаете динамику и сукцессию экосистем?
10. В чем отличительная черта между наземных и водных экосистем?
11. Что такое эвтрофикация водоема?

 

Основная литература

Николайкин Н.И. и др. Экология. М.: Дрофа, 2005 – 622 с.

Тўхтаев А., Ҳамидов А.  Экология асослари ва табиатни муҳофаза қилиш. Тошкент: Ўқитувчи, 1994 – 158 c.