Шпаргалка по "Экологии"

21 Билет: развитие экосистемы. экологическая сукцессия. Понятие, виды, характеристики.

Экосистема — это безразмерная категория, которая включает  различные комплексы биогеоценозов. Самая крупная известная нам экосистема — это биосфера — пространство, где существует биологическая жизнь на планете Земля.

Экосистема - это надорганизменная система, в которой биотический компонент представлен биоценозом, а абиотический - биотопом.

Простейшая формула экосистемы»  выглядит следующим образом:

ЭКОСИСТЕМА	=	СООБЩЕСТВО		БИОТОП
(БИОГЕОЦЕНОЗ)		(БИОЦЕНОЗ)		(МЕСТООБИТАНИЕ)

Рассмотрим примеры экосистем (биогеоценозов) различной размерной категории, начиная с самых мелких.

Микроэкосистемы: большой валун в степи, поваленное дерево в лесу, выход не скольких родников, болотная кочка, заводь или каменистый перекат в горном ручье или речке и т.д.

Небольшие экосистемы: овраг в степи, небольшая роща, небольшое озеро или пруд, северный или южный склоны отдельной горы.

Большие экосистемы: массив леса, горное ущелье, большое озеро, дельты крупных рек.

ы тундры или тайги.

Глобальная экосистема одна — это биосфера самая крупная и наиболее близкая к идеалу в смысле саморегуляции, самообеспечения п устойчивости экологическая система. Под устойчивым равновесием в экологии следует понимать способность системы возвращаться в исходное состояние после ее отклонения под влиянием внешних факторов. Биосфера - идеальна: не смотря на мощный антропогенный стресс и многочисленные локальные и региональные нарушения. Ее уникальное свойство — это подержание и воспроизводство биологической жизни на Земле.

Развитие экосистем во времени  известно в экологии под названием  экологических сукцессий (лат. преемственность, последовательность).

Экологическая сукцессия - это последовательная смена биоценозов, преемственно возникающих на одной и той же территории под воздействием природных или антропогенных факторов.

Если сукцессионные изменения  определяются в основном внутренними  взаимодействиями, то это аутогенные, т. е. самопорождающиеся сукцессии. Если изменения вызываются внешними силами на входе экосистемы (шторм, пожар, воздействие человека), то такие сукцессии называют аллогенными т. е. порожденными извне. Например, вырубка в леса быстро заселяется окружающими деревьями; луг может смениться лесом. Аналогичные явления происходят в озерах, на скальных склонах, голых песчаниках, на улицах покинутых поселков и т. п. Процессы сукцессии непрерывно идут на всей планете.

Последовательные сообщества, сменяющие  друг друга на данном пространстве, называются сериями или стадиями.

Сукцессия, начинающаяся на участке, прежде не занятом, называется первичной. Например, поселения лишайников на камнях: под действием выделений  лишайников каменистый субстрат постепенно превращается в подобие почвы, где  поселяются затем кустистые лишайники, зеленые травы, кустарники и т. л.

Если сообщество развивается на месте уже существовавшего, то говорят  о вторичной сукцессии. Например, изменения, происходящие после раскорчевки  или порубки леса, устройство пруда  или водохранилища и т. п.

Скорость сукцессий  различна. В историческом аспекте смена фауны и флоры по геологическим периодам есть не что иное, как экологические сукцессии. Они тесно связаны с геологическими и климатическими изменениями и эволюцией видов. Такие изменения происходят очень медленно. Для первичных сукцессий требуются сотни и тысячи лет. Вторичные протекают быстрее. Сукцессия начинается с несбалансированного сообщества, у которого продукция (П) органического вещества либо больше, либо меньше скорости дыхания (Д), и сообщество стремится к состоянию, где П = Д. Сукцессия, начинающаяся при П > Д называется автотрофной, а при П <Д - гетеротрофной. Отношение П/Д является функциональным показателем зрелости экосистем.

 

При П > Д постепенно растет биомасса сообщества (Б) и отношение биомассы к продукции Б/П, т. е- увеличиваются размеры организмов. Возрастание происходит до тех пор, пока не произойдет стабилизация системы. Состояние стабилизированной экосистемы называется климаксом ( гр. лестница, зрелая ступень).

 

Автотрофная сукцессия - широко распространенное в природе явление, которое начинается в незаселенной среде: формирование леса на брошенных землях или восстановление жизни после извержения вулканов и других природных катастроф. Она характеризуется длительным преобладанием автотрофных организмов.

 

Гетеротрофная сукцессия характеризуется преобладанием бактерий и встречается тогда, когда среда пересыщена органическими веществами. Например, в реке, загрязняемой сточными водами с большим содержанием органических веществ, или на очистных сооружениях. При гетеротрофных сукцессиях энергетические запасы могут постепенно исчезать. Из-за отсутствия автотрофного процесса климакс может не наступить; тогда после исчерпания энергетических запасов экосистема может исчезнуть (разрушающееся дерево).

 

В климаксных системах образуется сложная  сеть взаимоотношений, поддерживающих ее стабильное состояние. Теоретически такое состояние должно бытъ постоянным во времени и существовать до тех  пор, пока его не нарушат сильные  внешние возмущения. Чем больше отношение П/Д отклоняется от 1, тем менее зрелой и менее устойчивой является экосистема. В климаксных сообществах это отношение приближается к 1.

22 Билет: Эволюция экосистем.  Понятие и виды биомов!

Эволюция экосистем, в отличие от сукцессий, представляет собой длительный процесс исторического развития. Эволюция экосистем - это история развития жизни на Земле от возникновения биосферы до наших дней. В основе эволюции лежит естественный отбор на видовом или более низком уровне. Эволюция экосистем в какой-то степени повторяется в их сукцессионном развитии. Эволюционные процессы необратимы и нецикличны. Если сравнить состав и структуру экосистем в ранние и поздние геологические эпохи, то прослеживается тенденция увеличения видового разнообразия, степени замкнутости биогеохимических циклов равномерности распределения и сохранения ресурсов внутри системы, усложнения структуры сообществ и стремления к сбалансированному состоянию, при котором темпы эволюции замедляются. В такой системе эволюция встречает множество препятствий, т.к. сообщество плотно укомплектовано и связи между организмами и популяциями прочны. При этом шансы проникнуть в такую систему извне очень малы и ее эволюция несколько заторможена.

Биомы. Физико-химические и климатические условия в разных частях биосферы различны. Климатически обусловленные крупные совокупности экосистем называют биомами, или формациями. Биом- это макросистема или совокупность экосистем, тесно связанных климатическими условиями, потоками энергии, круговоротом веществ, миграцией организмов и типом растительности. Каждый биом включает в себя ряд меньших по размеру, связанных между собой экосистем.

Биомы по местообитанию подразделяют на три основные группы: наземные, морские и пресноводные. Формирование их зависит от макроклимата, а для пресноводной - от географической широты местности. Важными факторами являются:

-циркуляция воздуха, 

-распределение солнечного света,

-сезонность климата,

-высота и ориентация гор,

-гидродинамика водных систем.

Наземные биомы в основном определяются растительностью, теснейшим образом зависящей от климата и образующей основную биомассу. Четкие границы между биомами встречаются редко. Чаще они размыты и представляют широкие переходные зоны. На границе двух экосистем, например на опушке леса, одновременно встречаются представители лесных и луговых видов. Контрастность среды, а потому большое обилие экологических возможностей порождает «сгущение жизни», называемое правилом краевого эффекта или правилом экотона (от гр. дом и связь). Самый богатый по числу видов биом планеты - это вечнозеленый дождевой тропический лес.

 

Морские биомы в меньшей степени зависят от климата, чем наземные. Они формируются в зависимости от глубины водоема и вертикального размещения организмов. Важнейшее значение имеет то, что фотосинтез возможен лишь в поверхностных горизонтах воды. Прибрежное океаническое мелководье, ограниченное с одной стороны берегом, а с другой - гребнем континентального склона (до 600 м), называется континентальным шельфом ( англ. полка). Площадь шельфа составляет около 8 % от общей площади мирового океана.

В области  шельфа расположена литоральная  зона (лат. прибрежный). Небольшие глубины, близостъ к материкам, приливы и  отливы определяют ее богатство питательными веществами, высокую продуктивность и разнообразие организмов. Здесь производится около 80 % всей биомассы океана и сконцентрирован мировой океанический промысел. От нижнего края шельфа над континентальным склоном до глубины 2 - З тыс. м простирается батиальная зона (гр. глубокий). Площадь этой зоны - чуть более 15 % от всей площади океана. По сравнению с литоралью фауна и флора батиали гораздо беднее; общая биомасса не превышает 10 % биомассы мирового океана. От подножия континентального склона до глубин 6 - 7 тыс. м находится абиссальная зона (гр. бездна) океана. Она занимает площадь более 75 % дна океана. Абиссаль характеризуется отсутствием солнечного света у дна, слабой подвижностью водных масс, ограниченностью питательных веществ, бедностью животного мира, низким видовым разнообразием, биомассой. В абиссальной области встречаются глубокие впадины – до 11 тыс. м, площадь которых около 2 % от общей площади дна океана.

Пресные внутренние водоемы, как правило, неглубоки. Ведущим фактором в этих экосистемах становится скорость циркуляции воды. По этому признаку различают лотические (лат. смывающие) текучие воды (реки, ручьи) и лентические (лат, медленно, спокойно), стоячие воды (озера, пруды, лужи).

23 Билет: Искусственные экосистемы. Город.  Агросистемы. Космический  корабль.

Искусственные экосистемы – это антропогенные экосистемы. Проследим черты сходства антропогенных экосистем с природными и их отличия на некоторых примерах.

Город. Любой город, особенно промышленный, является гетеротрофной экосистемой, получающей энергию, пищу, воду и другие вещества с больших площадей, находящихся за его пределами. Город отличается от природных гетеротрофных систем. Существование индустриального города поддерживается колоссальным притоком энергии, при этом возникает и огромный отток в виде теплопродукции, промышленных и бытовых отходов. Большинство городов имеет «зеленый пояс», т. е. автотрофный компонент (газоны, кустарники, деревья, пруды, озера и т.п.). Однако органическая продукция этого зеленого пояса не играет заметной роли в снабжении энергией механизмов и людей, населяющих город. Городские леса и парки представляют лишь эстетическую и рекреационную ценность, смягчают колебания температуры, уменьшают загрязнения и шумовое воздействие, являются местом обитания птиц и мелких животных. Но труд и горючее, затрачиваемые на их содержание, увеличивают расходы на жизнь города. Без огромных поступлений извне пищи, горючего электричество и воды люди погибли бы или покинули город. Хотя площадь суши, занятая городами, не так уж и велика (1 - 5 %), но воздействуя на обширную среду на входе и выходе, они изменяют водные пути, леса, поля, атмосферу и океан. Город может влиять на удаленный лес не только непосредственно загрязнением воздуха или спросом на продукты леса и древесину, но и изменяя состав деревьев в нем. Например, спрос на бумагу оказывает экономическое давление, т.к. естественные леса, состоящие из деревьев разных пород и возраста, превращаются в плантации деревьев одного вида и возраста. Гектар города потребляет в тысячи раз больше энергии, чем такая же площадь сельской местности. Образующиеся в результате функционирования города тепло, пыль и другие вещества, загрязняющие воздух, заметно изменяют климат городов. В городах теплее, повышена облачность, меньше солнца, больше тумана, чем в прилегающей сельской местности. Строительство городов стало основной причиной эрозии почвы. Размеры загрязнения среды на выходе города зависят от интенсивности его жизнедеятельности и степени технического развития. Отсутствие очистных сооружений для сточных вод и выбросов в атмосферу, переработки твердых отходов приводят к сильному воздействию на среду в окрестностях города в виде кислых дождей, бытовых и промышленных отбросов.

Город практически  не производит пищу, только перерабатывает ее, не очищает воздух, почти не возвращает в круговорот воду и органические вещества и находится в симбиотических отношениях с окружающей местностью. Он производит и вывозит товары и услуги, деньги и культурные ценности, обогащая этим сельское окружение, также получая взамен услуги и пищу. Город не имеет экологии независимой от окружающей сельской местности. Изучать взаимодействия человека и среды только в застроенной части города - слишком узко.

Город можно  рассматривать как экосистему только в том случае, если учитываются  его обширные среды на входе и выходе. Одно из имеющихся препятствий для такого подхода - порочное административное разделение между городом и сельской местностью. Необходимо ставить общие интересы выше частных, т.е. управление городом и областью должно осуществляться как, единой функциональной экологической системой.

Агроэкосистемы. В отличие от городов, существенную часть агроэкосистем составляют автотрофные компоненты, или «зеленый пояс». Агроэкосистемы отличаются от естественных экосистем (лес, луг, поляна), работающих только на энергии Солнца. Они получают дополнительную энергию в виде мышечных усилий человека и животных, удобрений, пестицидов, орошающей воды, горючего, механизмов, машин и т. д. Для максимизации выхода какого-либо продукта человек резко снижает разнообразие организмов. Виды растений и животных подвергаются искусственному, а не естественному отбору. Сельское хозяйство использует только 30 % свободной от льда суши планеты: около 10 % пахотные земли и приблизительно 20 % - пастбища.

Условно агроэкосистемы можно разделить на два типа.

Агроээкосистемы доиндустриального периода используют дополнительную энергию виде мышечных усилий человека и животных. Они  поставляют продукт питания в  основном для семьи фермера и  частично на местный рынок.

Интенсивные механизированные агроэкосистемы получают энергетические дотации в  виде горючего, химикатов работы машин. Эти системы производят продукты питания в основном на рынок; продукты питания превращаются в товар, играющий важную роль в экономике.

Доиндустриальные системы сельского хозяйства часто называют примитивными и направленными только на выживание. Тем не менее, они бывают очень эффективными, если оценивать их по количеству произведенной пищи на единицу затраченной энергии. К тому же они часто хорошо гармонируют с природными экосистемами. Многие механизированные агроэкосистемы потребляют часто не меньше энергии чем возвращают в виде продуктов питания. Однако даже хорошо приспособленные доиндустриальные системы, эффективно использующие энергию, часто не могут производить достаточного количества избыточных продуктов питания, чтобы прокормить огромные города.