Особенности функционирования экосистемы

Предмет и объект, методы изучения экологии. Этапы развития

Экология — это наука о связях живых организмов с окружающей сре-

дой. Эти связи образуют единую и очень сложную систему, которую мы

называем жизнью на Земле.

Жизнь — это самое сложное явление в окружающем нас мире.

Ее задачи — изучить, как выживают различные виды в постоянно изменяющихся на Земле условиях, что объединяет их с внешним миром, какие законы позволяют жизни сохранять устойчивость при колебаниях и нарушениях внешней среды.

А)Термин "экология" был предложен немецким биологом Эрнстом Геккелем в 1869 г. и к началу века стал обозначать изучение какого-то конкретного вида и его связей с окружающей средой, то что мы сейчас определяем термином аутэкология.

Б) К середине 20-х годов 20-го века его начали применять и к исследованию видовых сообществ. Были выработаны такие понятия как трофическая (пищевая) сеть, пирамида чисел. Сформулированы законы, регулирующие численность популяции - то что мы сейчас понимаем под синэкологией.

В) В 1935 году английский геоботаник Э.Тэнсли ввел в экологию термин экосистема. К 1950 г. было разработано понятие экосистемы как основной единицы исследования, в которое входят все взаимоотношения и взаимодействия между физической средой и обитающими в ней видами. Начаты исследования потоков энергии через экосистему и трофических циклов, законы и факторы, определяющие стабильность экосистемы, вмешательство в них человека.

Г) В середине 70-х - начато изучение зон на стыке экосистем. Принято положение о том, что совокупность экосистем составляет биосферу.

Д) Признание человека как геологообразующей силы. Изучение человека со стороны - как элемента биосферы.

Объект экологии: Биосферный; Биогеоценотический; Биоценотический; Популяционно-видовой; Организменный; Органотканевый; Клеточный; Субклеточный (надмолекулярный); Молекулярный.

Особенности функционирования экосистемы

Экосистема - совокупность любых живых организмов и среда их обитания, объединенное в единое функциональное целое.

А) Получение ресурсов и избавление от отходов происходят в рамках кругооборота всех элементов. Мы видим как четко взаимодействуют растения между сабой.

Б)Экосистемы существуют за счёт не загрязняющей среду и практически вечной солнечной энергии, количество которой относительно постоянно и избыточно.

Солнечная энергия химическая потенциальная энергия растений (передаётся по пищевым цепям) теряется в виде тепла

В)Чем больше биомасса популяции, тем ниже занимаемый его трофический уровень (99 % на энергию).

3)Загрязнение атмосферы: парниковый эффект, разрушение озонового слоя, кислотные дожди. Парнико́вый эффе́кт — повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса. Без парникового эффекта Земля была бы безжизненной пустыней, поскольку всё испускаемое ею тепло уходило бы в космос, температура у её поверхности составляла бы –15* С, а не +18* С как сейчас. Но избыток углекислого газа от сжигания угля, нефти и газа скапливается в атмосфере и удерживает слишком много тепла. Вырубка лесов делает эту проблему ещё более серьёзной. Парниковый эффект вызывает повышение во всём мире средней температуры – глобальное потепление климата. Озоновый слой расположен в стратосфере на высоте от 12 до 50 км. Озоновый слой полностью поглощает губительное для всего живого коротковолновое ультрафиолетовое излучение. Причины: Во время запуска космических ракет в озоновом слое буквально «выжигаются» дыры. Самолеты летающие на высотах в 12-16 км. также приносят вред озоновому слою. Выброс в атмосферу фреонов. Кисло́тный дождь — все виды метеорологических осадков — дождь, снег, град, туман, дождь со снегом, при котором наблюдается понижение pH дождевых осадков из-за загрязнений воздуха кислотными оксидами.

Морские экосистемы.

Морская среда занимает более 70% поверхности земного шара. В отличие от суши и пресных вод - она непрерывна. Глубина океана огромна. Жизнь в океане - во всех его уголках, но наиболее она богата вблизи материков и островов. В океане практически отсутствуют абиотические зоны, несмотря на то, что барьерами для передвижения животных являются температура, соленость, глубина.

Благодаря постоянно действующим ветрам - пассатам, в океанах и морях происходит постоянная циркуляция воды за счет мощных течений (Гольфстрим - теплое, Калифорнийское - холодное и др.), что исключает дефицит кислорода в глубинах океана. Наиболее продуктивны в Мировом океане области апвеллинга.

Морские экосистемы. Их несколько типов, из которых важнейшими являются экосистемы коралловых рифов, их основу составляют «симбиотические организмы» - кораллы, состоящие из кишечнополостных организмов - кораллов и находящихся в их теле водорослей, эти экосистемы имеют богатейшую биоту; экосистемы континентального шельфа - совокупность организмов бентоса, в том числе многоклеточные водоросли; занимающие наибольшие объемы глубоководные пелагиальные экосистемы составляют, во-первых, организмы эвфонической зоны, в том числе находящиеся на пределе условий для фотосинтеза (100-250 м) мельчайшие из планктонных водорослей (до 30 мкм) - кокколитофориды; во-вторых, организмы глубокой афонической зоны, питающиеся детритом и растворенными органическими веществами, а также многие виды биотрофов, в том числе глубоководные рыбы; наконец, глубоководный бентос.

Наземные экосистемы.

тропические леса, северные хвойные леса, агроценозы.

Тропические леса. Основной лимитирующий фактор в лесу – свет;большинство молодых деревьев гибнет из-за нехватки света. Пастбищные пищевые цепи в лесу очень слабые, основная часть фитомассы используется бактериями и грибами. Многие консументы леса живут в кронах деревьев, где питаются содержащими меньше целлюлозы плодами и цветками растений. Жесткая конкуренция инициировала специализацию растений по ярусам лесного сообщества.

Тропические леса – уникальные по биоразнообразию экосистемы. Как и в случае с коралловыми сообществами, в тропическом лесу биогенные элементы быстро минерализуются, деревья быстро всасывают минеральные вещества, прежде чем их смоют тропические ливни. Гумус не накапливается, почва почти не образуется. При сведении тропических лесов под пашни почва в течение 2 – 3 лет становится непригодной для сельского хозяйства. Крестьянам приходится сводить новые участки. В верхних ярусах леса распространены растения – эпифиты, которые не нуждаются в почве, но имеют воздушные корни (орхидеи). Многие животные никогда не спускаются на нижние ярусы леса, вследствие этого малодоступны для исследования. К сожалению, тропические леса выжигают под пашни или вырубают слишком быстро.

Северные хвойные леса составляют почти 90 % лесов России, из них 2/3 – светлохвойные леса.

Агроценозы – искусственные живые сообщества, созданные с целью максимального повышения продуктивности. Чистая продукция равновесного сообщества равна нулю, следовательно, повышая продуктивность обязательно необходимо создать неравновесное сообщество (пашни, пастбища), а затем сдерживать силы сукцессии, направленные на установление равновесия (выпалывать «сорняки», вносить удобрения). При этом человек тратит большое количество энергии (мышц, домашних животных, нефти и угля и пр.).