«Понятие экологии и природопользования. Виды природопользования» Цель: изучить понятия экологии и природопользования, виды природопользования



страница1/3
Дата21.08.2017
Размер2,1 Mb.
  1   2   3
Тема: «Понятие экологии и природопользования. Виды природопользования»

Цель: изучить понятия экологии и природопользования, виды природопользования



Экология (от греч. «ойкос» - дом, жилище, и «логос» - учение) - наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают. Изначально она развивалась как составная часть биологической науки, в тесной связи с другими естественными науками. Экология как самостоятельная наука окончательно сформировалась к концу XIX века. Вместе с тем накопление сведений о зависимости животных и растений от внешних условий началось с древних времен.

Сейчас понятие «экология» приобрело универсальный смысл. Оно ис­пользуется тогда, когда хотят обратить внимание на условия существования и развития различных систем независимо от их природы. Экология распалась на ряд научных дисциплин, часто далеких от первоначального ее понимания. На­блюдается большое разнообразие в толковании термина «экология». В узком смысле этого термина - экология - наука, изучающая взаимоотношения живых организмов и условий среды, в которой они существуют.

Предмет науки - живые организмы и их взаимодействие с окружающей средой.

Природопользование - это теория и практика воздействия человечества на природную среду в процессе ее хозяйственного использования. В процессе производства природопользование может быть рациональным или нерациональным. Рациональное природопользование обеспечивает нормальные условия жизнедеятельности человека, предотвращает возможные вредные воздействия на окружающую природу, разумно регулирует освоение ее ресурсов. Оно предполагает гармоничное сочетание экономического и социального развития с изучением и охраной природных условий и ресурсов.

Примером рационального природопользования является: создание заповедников и заказников, «конструирование» ландшафтов, строительство очистных сооружений, рекультивация земель, уничтожение и переработка мусора, разработка принципиально новой, «чистой» технологии производства, рациональное использование «грязных» производств (металлургического, химического, целлюлозно-бумажного), которые требуют географической экспертизы.

Нерациональное природопользование означает одностороннее, иждивенческое отношение к природе, стремление взять из географической среды как можно больше материальных благ. Нерациональным природопользование оказывается тогда, когда природная среда под его воздействием катастрофически теряет ресурсы, существенно снижает свои качества и свойства, необходимые для нормальной жизни человека. Типичные признаки нерационального природопользования - это вымирание отдельных видов флоры и фауны, снижение плодородия почв, появление антропогенных пустынь и земель, непригодных для их дальнейшего использования, загрязнение атмосферы и поверхностных вод отходами производства. Рост загрязненности окружающей среды является не только препятствием для развития производства, но и угрозой для жизни людей.

Социально-экономическая перестройка в России совпала с мощными социальными потрясениями во многих странах, происходящими на фоне нарастающего воздействия человека на природу. Объем хозяйственной деятельности за последнее столетие возрос в сотни раз, и столь же мощно увеличилась антропогенная нагрузка на природные ландшафты. Естественно, что в соответствии с социальными преобразованиями в обществе должны совершенствоваться природоохранное законодательство, органы управления природопользованием, охраной природы и эколого-природоохранное образование. По мнению академика И.Н. Моисеева, человек познал законы, позволяющие создать современные машины, но пока он не научился понимать, что существуют и другие законы, которые он, возможно, еще и не знает, что в его взаимоотношениях с природой существует запретная черта, которую человек не имеет права переступить ни при каких обстоятельствах, существует система запретов, нарушая которые он разрушает свое будущее. Человеку следует предъявить обвинение в том, что он не сумел отнестись с должным вниманием к законам, лежащим в основе экономики природы. Рекреационное природопользование — формы и способы использования природных ресурсов и условий для рекреации. Оно включает как воздействие природы на человека, так и обратное воздействие человека на природу.

Тема: «Основные законы экологии. Факторы среды».

Цель: изучить основные законы экологии и факторы среды.

Окружающий нас живой мир состоит из организмов. Организмы очень разнообразны и образуют целые царства - царства растений и животных.

Есть виды, живущие всего несколько дней, а есть, которые живут не­сколько сотен лет. Все организмы живут в разных условиях, но занимают стро­го определенное жизненное пространство. Каждый организм требует для своего развития и размножения определенных условий окружающей среды. Что же та­кое окружающая среда?

Среда обитания - это та часть природы, которая окружает живой ор­ганизм и с которой он непосредственно взаимодействует.

Это и температура, освещенность, давление, уровень радиации, подвиж­ность частиц.

На нашей планете организмы освоили 4 среды жизни - наземно-воздушная, водная, почва, сами живые организмы.

Любой организм смертен, а жизнь существует на Земле уже около 4 млрд. лет. Почему же жизнь продолжается? Организмы размножаются.



Любые свойства или компоненты внешней среды, оказывающие влияние на существование и географическое распространение живых су­ществ - экологические факторы.

Абиотические - температура, свет, радиоактивное излучение, влажность воздуха, соленость воды, ветер, течения, рельеф местности.

Биотические - формы воздействия живых существ друг на друга.. меж­видовые отношения - хищник-жертва, нейтральные, паразит-хозяин, внутриви­довые - иерархические, демографические, социальные и т.д.

Антропогенные - формы деятельности человеческого общества, приво­дящие к изменению природы как среды обитания организмов. В характере воздействия любых факторов можно выделить закономерности:

Закон оптимума - каждый фактор имеет определенные пределы по­ложительного влияния на организм.

Таким образом, для каждого вида существует свой закон оптимума, и уменьшение или усиление влияния фактора ведет к гибели организма.



Закон ограничивающего фактора - наиболее значим тот фактор, ко­торый больше всего отклоняется от оптимальных для организмов значе­ний.

Если бы факторы, ограничивающие жизнь организмов действовали непре­рывно, они также привели бы к гибели живых существ, но организмы вырабо­тали защиту - адаптацию.



Адаптация - приспособительные реакции организмов к изменчивым факторам среды обитания.
Путь приспособительных изменений обобщил Ч. Дарвин - эволюционная
теория. 4 основных положения:

  1. все организмы изменчивы.

  2. различия передаются по наследству.

  3. борьба за существование и естественный отбор.

  4. распространенность и численность вида зависит от количества ос­тавляемого потомства.

Законы жизни Барри Коммонера:



  1. все связано со всем

  2. все надо куда-то девать

  3. за все надо платить

  4. природа знает лучше.

Среда обитания - одно из ключевх понятий экологии. В ходе эволю­ции и при воздействии меняющихся факторов среды живая природа дос­тигла большого разнообразия. Но процесс не прекратился: меняются природные условия, организмы приспосабливаются к изменившимся условиям окружающей среды. Эта способность организмов адаптироваться к изме­нению среды является важнейшим экологическим свойством, обеспечи­вающим соответствие между существами и средой их обитания.


Тема: «Атмосфера – как основная среда обитания»

Цель: рассмотреть атмосферу, как основную среду обитания.

Наземно-воздушная среда - самая сложная по экологическим условиям жизни. Жизнь на суше потребовала таких морфологических, биохимических приспособлений, которые оказались возможными только при очень высоком уровне организации как растений, так и животных.

К наземно-воздушной среде можно отнести как верхний слой литосферы, так и нижнюю часть атмосферы. Поскольку основная масса живых существ обитает в тропосфере, именно этот слой атмосферы входит в понятие наземно-воздушной среды обитания.



Тропосфера - самый нижний слой атмосферы. Высота варьирует от 7 до 18 км. В ней содержится основная масса водяных паров, которые конденсиру­ясь, образуют облака. В тропосфере происходит мощное перемещение воздуха и температура падает в среднем на 0,6оС с поднятием на каждые 100м.

Атмосфера земли состоит из смеси газов, не взаимодействующих друг с другом. В ней происходят все метеорологические процессы, совокупность ко­торых называется климатом. Верхняя граница примерно на 2000 км. Основная масса воздуха сосредоточена на высоте 70 км. Сухой воздух содержит, %: азота - 78,08; кислорода - 20,95; аргона - 0,93; углекислого газа - 0,03. Остальные -водород, неон, гелий, криптон, радон, ксенон - инертные газы.

Воздух атмосферы является одним из основных жизненно важных эле­ментов окружающей среды. Он надежно защищает землю от вредного космиче­ского излучения. Под воздействием атмосферы свершаются важнейшие геоло­гические процессы, которые в конечном итоге формируют ландшафт.

Атмосферный воздух относится к категории неисчерпаемых природных ресурсов, но сегодня существует целый ряд факторов, который усиливает вред­ное влияние на атмосферу:



  • интенсивное развитие промышленности,

  • рост городов,

  • расширение исследований космоса.

Свет как условие жизни растений.

Свет необходим растениям. Он улавливается зелеными растениями в процессе фотосинтеза:

6 СО2 + 6Н2О свет СбН12Об + 6О2

В связи с разной потребностью растений в свете, существуют разные морфологические и физиологические адаптации к световому режиму обитания.

Адаптация - системы регулирования обменных процессов и физиологи­ческих особенностей, обеспечивающих максимальную приспособленность ор­ганизмов к условиям окружающей среды.

Экологические группы в соответствии с адаптациями:

Светолюбивые - сильноветвящиеся побеги с укороченными междоузлия­ми, розеточные; листья мелкие или с сильной рассеченной листовой пластин­кой, нередко с восковым налетом или опушенные, часто повернутые ребром к свету.

Тенелюбивые - листья темно-зеленого цвета, располагаются горизон­тально, это растения нижних ярусов лесов, глубоководные; стебли длинные, цветки яркие или с сильным запахом.

Теневыносливые - могут переносить затенение, но и хорошо растут на свету (дуб, бук, граб, ель, кустарники и лесные травы.).

Листья деревьев часто составляют листовую мозаику для полноценного принятия света.

Фотопериодизм - реакция организма на смену режима освещения - в те­чение суток, сезонов. Изменяются процессы обмена веществ, роста и развития. С ним связано явление фототропизма - движения отдельных органов растений к свету(подсолнух, одуванчик).

Растения короткого дня - субтропики. Рис, соя, хризантема.

Растения длинного дня - укроп, рудбекия, хлебные злаки, крестоцветные.

Свет как условие жизни животных.

Для ориентации в пространстве. У примитивных это светочувствитель­ные клетки или даже место в клетке (светочувствительный глазок).

Образное видение. Паук -1-2 см, позвоночные - форма, размеры и рас­стояние до предметов. Органы зрения развиты в зависимости от среды обита­ния, образа жизни. С помощью зрения птицы способны к перелетам. Так же развито это у пчел.

Температурный режим. Температурные адаптации.

От 0 до -50.

Криофилы - -8-10. виды, предпочитающие холод. Бактерии, грибы, ли­шайники, мхи, членистоногие.

Термофилы - высокие температуры. Черви, насекомые, клещи, бактерии

- до +70.

Латентные - длительно покоящиеся. До +180, -195,8 - Бактрии, однокле­точные водоросли, длительное хранение при -70.



Анабиоз - временная приостановка всех жизненных процессов.

У растений - транспирация - система испарения воды через устьичный аппарат, которая спасает их от перегрева. Пирофиты - переживают пожары в саваннах.

У животных - пойкилотермные - меняют температуру тела со средой -насекомые, рыбы, земноводные, пресмыкающиеся.

Гомойотермные - поддерживают постоянную температуру тела- млекопи­тающие и птицы.

Температурные адаптации.

Химические терморегуляции - увеличение теплопродукции. Физическая - способность удерживать тепло благодаря испарению, перь­ям, пуху, жиру

Поведенческая - перелеты, движения, бег, спрятаться в гнезда, норы, спячка.

Загрязнения наземно-воздушной среды. В последнее время все более значительным внешним фактором, изменяющим наземно-воздушную среду обитания, становится антропогенный фактор.

Атмосфера, как и биосфера, имеет свойство самоочищения, но объем и скорость современных загрязнений превосходят природные возможности их обезвреживания. Существует классификация загрязнений природной среды:

Природные - различная пыль: минеральная (продукт выветривания и раз­рушения горных пород), органическая (аэропланктон - бактерии, вирусы, пыльца растений), космическая (частицы, попадающие из космоса). Антропо­генные - промышленные, транспортные, бытовые выбросы в атмосферу (пыль цементных заводов, сажа, разные газы, пестицыды, аэрозоли и т.д.)

По последним подсчетам за последние 100 лет в атмосферу было выбро­шено:

Мышьяка 1,5 млн. т



Никеля

1 млн. т.

Кремния

1,35 млн. т.

Кобальта

900 тыс. т.

Цинка, меди и др.

600 тыс. т.

В результате выбросов в городах, где снижено ультрафиолетовое излуче­ние и наблюдается большое скопление людей, происходит деградация воздуш­ного бассейна, одним из проявлений которого является смог.

Бывает классический (смесь токсичных туманов, возникающих при не­значительной облачности) и фотохимический (едкие газы и аэрозоли, которая образуется без тумана в результате фотохимических реакций).



Наземно-воздушная среда является самой сложной для жизни орга­низмов. Физические факторы, ее составляющие, очень разнообразны: свет, температура. Но организмы приспособились в ходе эволюции к этим ме­няющимся факторам и выработали системы адаптации для обеспечения чрезвычайной приспособленности к условиям обитания. Несмотря на неис­черпаемость воздуха как ресурса окружающей среды, качество его стремительно ухудшается. Загрязнение воздуха - самая опасная форма загрязнения окружающей среды.

Контрольные вопросы:

  1. Почему принято говорить о единстве организма и среды?

  2. Что такое абиотические факторы среды?

  3. Что такое лимитирующий фактор?

  4. Что общего в приспособлениях к среде у таких разных животных, как белый медведь и верблюд?

  5. Какие потоки энергии получает живой организм?

  6. Почему живые существа не испытывают губительного воздействия ультрафиолетовых лучей?

  7. Какие прогрессивные изменения строения тела (ароморфозы) обеспе­чивают постоянную температуру тела у птиц и млекопитающих?

  8. Укажите формы приспособления растений к условиям освещения.

  9. Почему в глубоководных зонах океана и в глубине тропического леса поток излучения может на протяжении суток оставаться практически постоянным, а в пустоте и высокогорной тундре дневной поток энер­гии во много раз больше ночного?

Тема: «Водная и почвенная среды обитания»

Цель: изучить водную и почвенную среду обитания

Виды, формы, запасы воды. Вода - одно из самых распространенных ве­ществ на Земле. Ее мировые запасы составляют жидкая (соленая и пресная), твердая (пресная) и газообразная (пресная) вода. Все воды Земли образуют гидро­сферу, площадь которой занимает 70% всей поверхности Земли. В состав гидро­сферы входят: Мировой океан, подземные воды, ледники, озера, почвенная влага, пары атмосферы, речные воды. Наибольшие запасы соленой воды сосредоточе­ны в Мировом океане, пресной - в ледниках.

Вода непрерывно перемещается по Земле. Пути ее перемещения - общая циркуляция в атмосфере, морские течения и речной сток. Скорость водообмена колеблется в различных частях гидросферы. Медленнее всего возобновляются подземные воды (около 5000 лет), а обмен речных происходит 32 раза в течение года. Поэтому очень важна проблема загрязнения подземных вод (например, в ре­зультате подземных ядерных взрывов). Загрязнив один раз, мы не сможем их обновить раньше чем через 5000 лет.

Доступная пресная вода, необходимая для растительного и животного ми­ра, физиологических потребностей и хозяйственной деятельности людей, со­ставляет лишь 2% гидросферы, при этом распределена она по континентам крайне неравномерно - ее много в ледниках и мало в засушливых районах Африки и Азии.

Вода - это специфическая среда обитания для большой группы живых ор­ганизмов. Жизнь возникла в воде, вода входит в состав живых тел и является той средой, где в любом организме протекают все биохимические реакции. Вода составляет основную часть цитоплазмы клеток, растительных соков, жидких тканей животных (табл. 2).

Концентрация солей в воде определяет осмотическое давление тканей, че­рез водную среду происходят контроль и регуляция содержания макро- и мик­роэлементов в цитоплазме. Укажем физиологическое значение некоторых мик­роэлементов, ионы которых растворены в воде:

Са, Si - образуют основу скелетных структур; S - составная часть амино­кислот; Со - входит в состав витаминов (В12); Си, Ге, Мg - входят в состав ды­хательных ферментов и хлорофилла; J, Zn и др. - необходимы для работы неко­торых гормонов.

Недостаток или избыток микроэлементов в воде может вызывать различ­ные эндемические заболевания. Содержание воды и растворенных в ней мине­ральных элементов непостоянно. Организм все время расходует воду и получа­ет ее вновь из окружающей среды.

Таблица 2

Содержание воды в тканях различных организмов



Организмы, органы, ткани


Вода, % к весу тела

Водоросли

96-98

Листья салата, плоды томатов и огурцов

94-95

Корни моркови

87-91

Листья трав

83-86

Клубни картофеля

74-80

Стволы деревьев

40-55

Медузы

До 95

Речной рак

77

Насекомые

46-92

Головастики лягушек

До 93

Млекопитающие

63-68

Плазма крови

98

Кости

20

Кроме всего прочего, вода - единственный источник кислорода, обра­зующегося в процессе фотосинтеза: он образуется при фотохимическом разло­жении воды, в котором используется энергия солнечного света.

Серьезные нарушения в организме может вызвать обезвоживание. Неко­торые растения и животные теряют воду только в периоды покоя. Для боль­шинства же растений и животных потеря значительного количества влаги губи­тельна. Так, у многих млекопитающих, в том числе и у человека, при снижении содержания воды в организме на 10% возникают тяжелые болезненные явле­ния, а потеря 20-30% влаги обычно заканчивается смертью.

Многие животные и растения постоянно живут в воде, и в этом случае для их существования огромное значение имеют физические свойства водной среды.



Свойства водной среды обитания. Рассмотрим факторы водной среды, действующие на водных обитателей.

Прежде всего, это плотность водного слоя. Это фактор, определяющий условия передвижения водных организмов и давление на разных глубинах. Дистиллированная вода имеет плотность 1 г/см3 при +4°С. Плотность природ­ных вод, содержащих соли, может быть больше - до 1,35 г/см3 и более. Плот­ность воды обеспечивает организмам возможность опираться на нее, что осо­бенно важно для бесскелетных форм. Взвешенные, парящие в воде организмы объединяются в особую экологическую группу гидробионтов - планктон. Оби­татели дна образуют особую группу - бентос. Следующие важные показатели для существующих в воде организмов - это подвижность, светопроницае­мость (или мутность), давление, а также кислотность (значение водородного показателя — рН). В глубине температура практически постоянна (+4 °С).

Все эти свойства водной среды во многом определяют форму тела и строение скелета, соответствующее водной среде строение органов чувств и другие особенности анатомии и физиологии водных обитателей.

Еще один фактор, важнейший для водной среды, - кислородный режим. Важное условие существования жизни в воде - растворенный в воде кислород, необходимый для дыхания водных растений и животных. Содержание кисло­рода в воде в 21 раз ниже, чем в атмосфере. Кислород поступает в основном за счет фотосинтетической деятельности водорослей. Верхние слои водной толщи богаче кислородом, чем нижние.

Некоторые водные обитатели способны переносить значительные коле­бания содержания кислорода в воде (карась, сазан); другие виды (радужная фо­рель, кумжа, гольян) могут существовать только в водоемах, насыщенных ки­слородом.

Нехватка кислорода иногда приводит к катастрофическим явлениям - за­морам - с гибелью гидробионтов. Кроме недостатка кислорода в водоеме, замо­ры могут быть вызваны повышением концентрации токсичных газов - метана, сероводорода, углекислого газа и других, образующихся в результате разложе­ния органических остатков на дне водоема. Таким образом, вода - это и внут­ренняя среда большинства организмов, и внешняя среда для многих из них.



Круговорот воды. Для обеспечения устойчивости экосистем чрезвычай­но важны циклические превращения элементов, а также участие веществ в био­логических и биогеохимических круговоротах. В биосфере в такой круговорот

вовлечена и вода. Происходит это следующим образом. Вода выпадает на по­верхность земли в виде осадков, образующихся в результате испарения Миро­вого океана (рис. 2). При испарении в атмосфере накапливается водяной пар, который, конденсируясь, образует облака и, наконец, дождь или снег, выпа­дающие на землю; затем часть осадков снова испаряется с поверхности земли; часть проникает в почву, поглощается растениями и испаряется ими в процессе транспирации; часть просачивается в глубокие слои почвы и пополняет под­земные воды, а часть осадков стекает в водоемы (реки, озера) и оттуда также испаряется в атмосферу. Растительность на поверхности земли играет роль грандиозного испарителя, имеет водорегулирующее значение, способствует удержанию влаги и препятствует иссушению и эрозии почв.




Вода как среда обитания растений. Вода накладывает отпечаток на внешний облик и внутреннюю структуру растений. Среди растений различают гигрофиты и гидрофиты. Гигрофиты - растения, живущие в условиях повы­шенной влажности, произрастающие на болотах или в мангровых лесах и тре­бующие для нормальной жизнедеятельности большого количества воды (осока, камыш, рогоз, сфагнум, растения влажных джунглей и т.д.). Гидрофиты - вод­ные растения, живущие либо полностью погруженными в воду (водоросли), либо на ее поверхности находятся листовые пластинки, а остальная часть нахо­дится в воде (кувшинки, элодея, Виктория регия, ряска, водоросли, сальвиния -водяной папоротник и т.д.). Растения, обитающие в толще воды, используют в процессе фотосинтеза наиболее глубоко проникающие в воду голубые, синие и сине-фиолетовые лучи. Соответственно и цвет водорослей меняется с глубиной от зеленого к бурому и красному.

Вода как среда обитания животных. Животные, постоянно обитающие в воде, адаптируются к преодолению высокой плотности воды. Для них харак­терна продолговатая форма тела, хорошо развитая мускулатура, наличие слизи и чешуи для уменьшения трения. Для ориентации в условиях недостатка света организмы используют звук. В воде он распространяется намного быстрее, чем в воздухе. Для обнаружения различных препятствий и пищи многие организмы используют отраженный звук по типу эхолокации. К водным животным отно­сят рыб, водных млекопитающих (киты, дельфины), водных членистоногих (крабы, омары), моллюсков (кальмары, осьминоги, жемчужницы) и т. д.

Использование воды человеком. Человечество потребляет огромное количество пресной воды. Наиболее водоемкие отрасли промышленности: гор­нодобывающая, сталелитейная, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная и пищевая. На них уходит 70% всей воды, используемой в промыш­ленности. Но все же главный потребитель пресной воды - сельское хозяйство, забирающее 60—80% пресной воды, используемой человеком. Вода - необхо­димый компонент жизнедеятельности человека. Как человек использует воду?

Вода — универсальный растворитель, все биохимические и обменные ре­акции в живом организме протекают с ее участием,



  1. В сутки человек должен выпивать от 0,5 до 2 л воды.

  2. Вода необходима для поддержания гигиены тела, жилища, улицы.

  3. В теплоцентралях городов и поселков циркулирует вода.

  4. Минеральные воды употребляют внутрь и для ванн, используя их це­лебные свойства.

  5. Горячая вода термальных источников идет для обогрева жилья, парни­ков, теплиц, выработки электроэнергии.

Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сель­ского хозяйства, расширение площадей орошаемых земель, улучшение куль­турно-бытовых условий все более усложняют проблему обеспечения водой. Потребности в воде огромны, и расходы ее с каждым годом возрастают. Так, если на бытовые нужды в домах без канализации человек потребляет в сутки около 50 л воды, то в современных зданиях расход воды на 1 человека в день составляет 200-500 л.

Большая часть воды после ее использования в хозяйственных нуждах возвращается в реки в виде сточных вод. Дефицит пресной воды уже сейчас становится проблемой, недостаток воды уже ощущают такие страны, как ФРГ, Франция, Англия, Бельгия и другие (всего более 50 стран). Некоторые афри­канские страны импортируют пресную воду в виде айсбергов.



Источники пополнения питьевой воды. Открытые водоемы - реки, озера, родники. Для получения питьевой воды из этих источников требуется дополнительная очистка.

Атмосферные осадки - почти дистиллированная вода, в которой нет не­обходимых микроэлементов. Кроме того, при прохождении над населенными пунктами осадки загрязняются пылью, грязью, газами, различными микроорга­низмами. В результате для питья такая вода не годится.

Артезианские воды, образующиеся из подземных вод, - как правило, это чистая вода, но отличающаяся повышенной жесткостью. Даже артезианская во­да может быть загрязнена через трещины в земных породах, заброшенные шах­ты и т. д.

Человека волнует проблема качества воды, которую он употребляет, так как это одна из составляющих экологического здоровья населения. Основные «средовые» болезни идут от загрязнения атмосферы и воды. Через воду могут передаваться возбудители инфекционных заболеваний (брюшного тифа, холе­ры, дизентерии, туляремии). Вода также может быть источником заражения гельминтами и малярией. Если в какой-то местности в воде не хватает йода, то жители местности страдают эндемическим зобом. Избыток фтора в воде вызы­вает эндемический флуороз, т.е. зубы и кости человека становятся хрупкими, поражается костно-связочный аппарат, а недостаток фтора увеличивает поражаемость зубов кариесом, в основном у детей.



Загрязнение морских вод. Качество используемой человеком воды резко снизилось из-за сбросов химических предприятий, бытовых отбросов и других загрязнителей в пресные и морские, воды. В результате поступления в воды морей и Мирового океана значительного количества ядовитых и антропоген­ных отходов уменьшаются самоочистительные свойства морских вод, снижает­ся их биологическая продуктивность. Различают три вида загрязнения морских вод: химическое, загрязнение бытовыми отбросами, радиоактивное.

Химические загрязнители — это в основном нефть и нефтепродукты, по­павшие в море в результате бурения скважин или аварий танкеров.

Загрязнение бытовыми отбросами приводит к возникновению инфекци­онных заболеваний у купальщиков, изменению водной флоры и фауны.

Радиоактивное загрязнение — это такое загрязнение, при котором кон­центрация радионуклидов, накапливаемая планктонными организмами, в не­сколько раз превышает радиоактивность воды; источники загрязнений: отходы атомных подводных лодок, заводы для очистки урановой руды, атомные элек­тростанции,

Загрязнение внутренних водоемов. Вследствие бурного развития про­мышленности исчезают полноводные реки, озера, резко меняется их солевой состав. Так, воду Рейна нельзя использовать для питья, этой водой опасно даже чистить зубы, так как концерны Германии и Франции сбрасывают туда неочи­щенные отходы. В сточную канаву превращена река Везер, насыщены отрав­ляющими веществами воды Эльбы. В Англии загрязнены почти все реки. Ни одна из рек Москвы не соответствует санитарным нормам.

Вредными загрязнителями внутренних вод являются фенол и его произ­водные, а также поверхностно-активные вещества, содержащиеся в современ­ных моющих средствах. Вызывает серьезное беспокойство загрязнение водо­емов пестицидами и минеральными удобрениями, поступающими с полей с дождевыми и талыми водами.



Пути охраны водных ресурсов - внедрение новых технологических процессов, переход на замкнутые (бессточные) циклы водоснабжения, где сточные воды не сбрасываются, а используются многократно.

В настоящее время очистка сточных вод проводится механическими, хи­мическими и биологическими методами.



При механическом методе используют систему отстойников и разного рода ловушек (сита, решетки, песколовки, жироловки и т. д.).

При химическом методе в сточные воды добавляют реагенты, образую­щие с загрязнителями нерастворимый осадок.

При биологическом методе для минерализации органических загрязните­лей используют аэробные (т. е. протекающие в кислородной среде) биологиче­ские процессы, осуществляемые микроорганизмами. Так, на сахарных заводах сточные воды очищают с помощью одноклеточной зеленой водоросли хлорел­лы. Создаются специально подготовленные участки - поля орошения, биологи­ческие фильтры. Этот метод дает наилучший результат.

На земледельческих полях орошения загрязненная вода фильтруется че­рез почву, при этом накапливается значительное количество ценных органиче­ских удобрений.



Таким образом, вода - главная составная часть гидросферы, основной средообразующий компонент, неотъемлемая часть живого вещества. Не­смотря на большие запасы пресных вод на Земле, дефицит их для человека и многих экосистем реален. Истощая и загрязняя воды, человек не только лишает себя данного ресурса, но и разрушает среды жизни многих организ­мов, нарушает свойственные им связи.

Почва как среда обитания. Почва обеспечивает биогеохимическую сре­ду для человека, животных и растений. В ней идет накопление атмосферных осадков, концентрируются элементы питания растений, она является фильтром и обеспечивает чистоту подземных вод.

В.В. Докучаев, родоначальник научного почвоведения, внес значитель­ный вклад в изучение почв и процессов почвообразования, создал классифика­цию русских почв и дал описание русского чернозема. Представленная В.В. Докучаевым во Франции первая почвенная коллекция имела огромный успех. Он, являясь также автором картографии русских почв, дал окончательное опре­деление понятию «почва» и назвал ее образующие факторы. В.В. Докучаев пи­сал, что почва - это верхний слой земной коры, обладающий плодородием и об­разовавшийся под действием физических, химических и биологических факто­ров.

Толщина почвы колеблется от нескольких сантиметров до 2,5 м. Несмот­ря на незначительную толщину, эта оболочка Земли играет важнейшую роль в распространении различных форм жизни. Почва состоит из твердых частиц, окруженных смесью газов и водными растворами. Химический состав мине­ральной части почвы определяется ее происхождением. В песчаных почвах преобладают соединения кремния (SiO2) в известковых - соединения кальция (СаО), в глинистых - соединения алюминия (А12О3).

В почве сглажены температурные колебания. Осадки задерживаются поч­вой, благодаря чему поддерживается особый режим влажности. В почве скон­центрированы запасы органических и минеральных веществ, поставляемые от­мирающими растениями и животными.



Обитатели почвы. Здесь создаются условия, благоприятные для жизни макро- и микроорганизмов.

Во-первых, здесь сосредоточены корневые системы наземных растений. Во-вторых, в 1м3 почвенного слоя находится 100 млрд. клеток простейших, ко­ловраток, миллионы нематод, сотни тысяч клещей, тысячи членистоногих, де­сятки дождевых червей, моллюсков и прочих беспозвоночных; 1см3 почвы со­держит десятки и сотни миллионов бактерий, микроскопических грибов, акти-номицетов и других микроорганизмов. В освещенных слоях почвы обитают сотни тысяч фотосинтезирующих клеток зеленых, желто-зеленых, диатомовых и сине-зеленых водорослей. Таким образом, почва чрезвычайно насыщена жиз­нью. Распределена она неодинаково в вертикальном направлении, поскольку имеет выраженное слоистое строение.

Различают несколько почвенных слоев, или горизонтов, из которых мож­но выделить три основных:


  • гумусовый горизонт

  • горизонт вымывания

  • материнская порода

В пределах каждого горизонта выделяются более дробные слои, сильно различающиеся в зависимости от климатических зон и состава растительности.

Влажность - важный и часто меняющийся показатель почвы. Он очень важен для земледелия. Вода в почве бывает парообразная и жидкая. Последняя делится на связанную и свободную (капиллярная, гравитационная).

В почве содержится много воздуха. Состав почвенного воздуха изменчив. С глубиной в нем сильно падает содержание кислорода и возрастает концен­трация СО2. В связи с присутствием органических остатков в почвенном возду­хе может быть высокая концентрация таких токсичных газов, как аммиак, серо­водород, метан и др. Для сельского хозяйства, кроме влажности и наличия в почве воздуха, необходимо знать и другие показатели почвы: кислотность, ко­личество и видовой состав микроорганизмов (почвенная биота), структурный состав, а в последнее время и такой показатель, как токсичность (генотоксичность, фитотоксичность) почв.

Итак, в почве взаимодействуют следующие компоненты:

1) минеральные частицы (песок, глина), вода, воздух;

2) детрит - отмершее органическое веще­ство, остатки жизнедеятельности растений и животных;

3) множество живых организмов.

Гумус - питательный компонент почвы, образуется при разложении рас­тительных и животных организмов. Растения поглощают из почвы необходи­мые минеральные вещества, но после смерти растительных организмов все эти элементы вновь возвращаются в почву. Там почвенные организмы постепенно перерабатывают все органические остатки до минеральных компонентов, пре­вращая их в доступную для всасывания корнями растений форму.

Таким образом, происходит постоянный круговорот веществ в почве. В нормальных естественных условиях все процессы, происходящие в почве, на­ходятся в равновесии.



Загрязнение почвы и эрозия. Но человек все больше нарушает это рав­новесие, происходят эрозия и загрязнение почв. Эрозия - это разрушение и смыв плодородного ветром и водой из-за уничтожения лесов, многократной распашки без соблюдения правил агротехники и т.д.

В результате производственной деятельности человека происходит за­грязнение почв излишними удобрениями и ядохимикатами, тяжелыми металла­ми (свинцом, ртутью) особенно вдоль автострад. Поэтому нельзя собирать яго­ды, грибы, растущие вблизи дорог, а также лекарственные травы. Вблизи круп­ных центров черной и цветной металлургии почвы загрязнены железом, медью, цинком, марганцем, никелем и другими металлами, их концентрации во много раз превышают предельно допустимые.

Много радиоактивных элементов в почвах районов АЭС, а также вблизи научно-исследовательских учреждений, где изучают и используют атомную энергию. Очень велики загрязнения фосфорорганическими и хлорорганическими токсичными веществами.

Одним из глобальных загрязнителей почвы являются кислотные дожди. В атмосфере, загрязненной диоксидами серы (SO2) и азота, при взаимодействии с кислородом и влагой образуются аномально высокие концентрации серной и азотной кислот. Кислые осадки, выпадающие на почву, имеют рН 3-4, тогда какнормальный дождь имеет рН 6-7. Кислотные дожди вредны для растений. Они закисляют почву и нарушают тем самым происходящие в ней реакции, в том числе реакции самоочищения.



Гигиеническое значение почвы. Почву издавна используют для обезза­раживания и утилизации отбросов, образуемых человеком в процессе жизне­деятельности. Но загрязненная почва может стать источником инфекционных, инвазионных и других заболеваний.

Для развития большинства патогенных бактерий почвенная среда небла­гоприятна, там они сравнительно быстро погибают.

Возбудители брюшного тифа, чумы, дизентерии, туберкулеза, вирус по­лиомиелита живут в почве от нескольких часов до нескольких месяцев, а такие спорообразующие болезнетворные микробы, как бациллы столбняка, сибир­ской язвы, газовой гангрены, могут жить в почве несколько лет.

Поступление воздуха в почву имеет огромное гигиеническое значение, так как все окислительные процессы с участием аэробных бактерий, живущих в почве, требуют достаточного количества кислорода. Процессы распада могут происходить и в анаэробных (без участия кислорода) условиях.

Разложение органических остатков и самоочищение почвы происходит в два этапа - через минерализацию и нитрификацию.

Минерализация осуществляется под действием ферментов, выделяемых микробами и грибами. В анаэробных условиях процессы гниения и брожения идут с выделением зловонных газов: аммиака, сероводорода, метана. В процес­се минерализации гибнут возбудители инфекционных заболеваний, а яйца гли­стов становятся нежизнеспособными.

Нитрификация осуществляется аэробными нитрифицирующими бакте­риями. Конечные продукты минерализации и нитрификации переходят в хими­ческие соединения, которые используют для питания растения.

В заключение нужно сказать, что по ряду экологических особенностей почва является промежуточной между водной и воздушной средой. Общим с водной средой является температурный режим, пониженное содержание кисло­рода в почвенном воздухе, а с воздушной - наличие почвенного воздуха.

Промежуточные экологические свойства почвы как среды обитания жи­вотных позволяют предполагать, что она играла особую роль в эволюции жи­вотного мира и послужила той средой, через которую многие водные животные перешли к наземному образу жизни.

Контрольные вопросы:


  1. Какую важную роль играет вода в биосфере?

  2. Как происходит круговорот воды в природе? Какую роль в круговоро­те воды в природе играет транспирация?

  3. На какие виды хозяйственной деятельности человеку необходимо во­да?

  4. Каковы основные источники загрязнения воды?

  5. У некоторых водных позвоночных, например у акул, скелет состоит не из костей, а из эластичного хряща. Наземных позвоночных с хряще­вым скелетом нет, у них скелеты только костные. Как это объяснить с экологической точки зрения?

  6. Влияет ли погода на обитателей водоемов?

  7. Что такое почва?

  8. От чего зависит плодородие почвы?

  9. Почему почву сравнивают с живым организмом?

  10. Чем различаются круговороты веществ в почвах естественных биоце­нозов и искусственных?

  11. Какие виды загрязнения почв вам известны?

  12. Что такое эрозия почвы? Каковы её последствия?

  13. Что такое паразитизм? Расскажите о разных формах паразитизма.

  14. Многие паразиты имеют упрощенное строение тела по сравнению со свободноживущими родственными видами. Например, у свиного и б^гчьего цепней отсутствует кишечник, очень слабо развиты нервная система и органы чувств. Как вы думаете, почему?

  15. Какой вред наносят паразиты сельскому хозяйству?

  16. Как человек использует паразитов в своей практической деятельности?

  17. Назовите известных вам паразитов растений? Как с ними бороться?

  18. Какую роль играют домашние животные в распространении паразитов человека? Приведите примеры.

  19. В чем сходство и различие паразитизма и хищничества? Приведите примеры.

  20. В некоторых особо засушливых районах Австралии и Африки годовые ритмы размножения у местных видов птиц не проявляются. Они от­кладывают яйца через разные периоды времени сразу же после редких дождей. Объясните, в чем причины такого исключения?

Тема: «Организмы как среда обитания»

Цель: изучить организмы как среду обитания

Организм тоже может быть средой оби­тания для других живых организмов, как симбионтов, так и паразитов. Парази­ты живут в условиях ограниченного запаса пищи. Организм хозяина служит также и комфортным жилищем, так как им не грозит высыхание, нет резких пе­репадов температур. Наиболее слабое звено в жизни паразитов - это перенос от одного хозяина к другому в случае гибели последнего. Высокая плодовитость паразитов и использование промежуточных хозяев компенсируют это. Человек использует личные методы для прямого уничтожения паразитов, а также для ограничения их численности. Симбионты, в отличие от паразитов, не только получают полезные вещества от хозяина, но и отдают ему витамины, некото­рые питательные компоненты.



На планете организмы освоили четыре среды обитания, которые сильно отличаются по специфике условий. Водная среда была первой сре­дой, в которой зародилась жизнь. В последующем живые организмы овладе­ли наземно-воздушной средой, затем создали и заселили почву. Четвертой средой жизни стали сами живые организмы, каждый из которых пред­ставляет целый мир для населяющих его паразитов и симбионтов. Среды обитания могут быть разнообразными, и соответственно у обитателей в ходе эволюции вырабатываются различные приспособления - адаптации.

Тема: «Экосистемы, биогеоценоз и их характеристики».

Цель: рассмотреть такие понятия как экосистема и биогеоценоз, изучить их характеристики

Понятие об экосистемах и их границах; правила функционирования эко­систем; компоненты и состав экосистем; цепи питания и типы экосистем; смена биоценозов (экологическая сукцессия)

В природе все виды растений и животных распределяются не случайно, а всегда образуют определенные, сравнительно постоянные комплексы - природ­ные сообщества. Такие комплексы взаимосвязанных видов, обитающих на опре­деленной территории с более или менее однородными условиями существова­ния, образуют биоценоз.

Биоценоз неразрывно связан с факторами неживой природы (почва, влажность, температура, климат в целом), образуя вместе с ними устойчивую систему, между компонентами которой протекает круговорот веществ. Такой устойчивой саморегулирующейся системе академик В.Н. Сукачев в 1940 году дал название биогеоценоз.



Свойства биогеоценозов:

  1. Целостность - это взаимосвязь живых организмов друг с другом и со средой обитания за счет потоков энергии и вещества.

  2. Устойчивость - это свойство биогеоценозов поддерживать равновесие при любых изменениях окружающей среды (т.е. переносить неблагоприятные условия и сохранять способность размножаться).

  3. Самовоспроизведение - способность организмов к размножению, нали­чие в среде пищи и энергии, воссоздание среды обитания живыми организма­ми.

  4. Саморегуляция - свойство различных популяций регулировать свою численность в зависимости от условий жизни и от численности других популя­ций.

В последнее время такие системы называют экосистемами.

Экосистема - основное понятие экологии. Термин был предложен в 1935 году английским экологом А. Тенсли. Экосистемы - это любая совокупность взаимодействующих организмов и условий среды. Между экосистемами, как и между биогеоценозами, нет четких границ, одна экосистема постепенно пере­ходит в другую.

Рассмотрим пример саморегулирующейся системы, которая является ча­стью другой, более крупной экосистемы. Муравейник в лесу - это организован­ный коллектив, где распределены обязанности и все функции четко увязаны со средой: одни (строители) - добывают стройматериалы из лесного опада, другие «доят» тлей, добывая нектар для малышей (пример взаимопомощи и взаимоза­висимости), третьи следят за личинками, не выходя за пределы муравейника. Информация о любых изменениях в окружающей среде сразу же становится из­вестна всей семье, и немедленно принимаются меры для сохранения устойчи­вости этой системы. Саморегуляция любой экосистемы проявляется в том, что численность особей каждого вида поддерживается на определенном, относи­тельно постоянном уровне.

Экосистема муравейника входит в состав лесного биогеоценоза (экоси­стемы лиственного или хвойного леса). Экосистема леса, если он расположен на берегу озера или вблизи реки, входит в состав водосборного бассейна, кото­рый представляет собой часть географического ландшафта.

Географический ландшафт - это часть биосферы. Таким образом, все эко­системы земного шара связаны между собой через атмосферу и Мировой океан, поскольку через них происходит постоянный круговорот энергии, продуктов жизнедеятельности, и составляют единое целое - биосферу.

Масштабы биогеоценотических группировок (экосистем) различны - от сообществ подушек лишайников на стволах деревьев или разлагающегося пня (это микросообщества), до населения целых ландшафтов: лесов, степей, пус­тынь и т. п. Но для всех форм сообществ, больших и малых, характерны общие законы функционирования и развития.

1. Сообщества всегда состоят из готовых частей (представителей отдель­ных видов или комплексов взаимозависимых видов).



  1. Части сообщества могут быть заменяемы. Один вид (или комплекс ви­дов) может вытеснить другой со сходными требованиями к условиям обитания и занять его место. Например, одни виды злаков на лугу или в степи легко мо­гут быть заменены другими: ковыль заменяется типчаком и т.п.

  2. Интересы многих видов в биоценозе прямо противоположны. Тем не менее виды-антагонисты существуют в рамках единого сообщества, например, хищник - жертва.

  3. Сообщества основаны на количественной регуляции численности од­них видов другими. Например, численность травоядных зависит, с одной сто­роны, от количества растительной пищи, а с другой - от количества хищников.

  4. Предельные размеры системы ограничиваются не внутренней наслед­ственной программой, а внешними причинами. Так, биоценоз сосняка может занимать небольшой участок среди болот или простираться на огромной терри­тории, если внешние условия однородны.

Биоценозы могут быть бедны или богаты видами. Видовая структура биоценоза - это разнообразие видов в нем и соотношение их численности или массы.

Так, в полярных арктических пустынях и северных тундрах при крайнем дефиците тепла, в безводных жарких пустынях, в загрязненных сточными во­дами водоемах сообщества сильно обеднены видами, так как один или несколько факторов среды сильно отклоняются от оптимального уровня. Здесь выжи­вают виды с широкими пределами выносливости.

И, наоборот, везде, где условия абиотической среды приближаются к оптимальным, возникают сообщества, чрезвычайно богатые видами. Примеры та­ких сообществ - тропические леса, коралловые рифы с их многообразным насе­лением, долины рек в жарких районах и т. д.

При совместном произрастании растения, разные по высоте, занимают четко определенный ярус. Ярусность позволяет множеству растений существо­вать на одной территории и максимально использовать световые ресурсы сре­ды.

Какие же компоненты входят в каждую экосистему? Во-первых, живые организмы (их называют еще биотой).

Во-вторых, неживые (абиотические) факторы: атмосфера, вода, питатель­ные элементы, свет и др.

В-третьих, мертвое органическое вещество, содержащееся в почве, дет­рит.

Все живые организмы экосистемы взаимодействуют между собой, обме­ниваясь веществом и энергией. Без постоянного поступления свободной энер­гии извне ни одна живая система не может существовать в течение сколько-нибудь продолжительного времени.

По способу питания и запасания энергии все организмы делятся на автотрофов (от греческих аутос — сам, трофа — питание), гетеротрофов (гетерос — другой) и миксотрофов (микс — смесь).

Автотрофы - это организмы, способные синтезировать органические ве­щества из неорганических за счет различных источников энергии. Автотрофными организмами создается вся первичная биомасса, или биологическая про­дукция, на Земле. В зависимости от источников энергии различают фото автотрофов и хемоавтотрофов. Практически единственным источником свободной энергии для Земли является солнечный свет. Фотоавтотрофы используют энер­гию солнечного света в процессе фотосинтеза, синтезируя из углекислого газа и воды органические вещества. К ним относятся все зеленые растения, сине-зеленые водоросли, некоторые бактерии, содержащие бактериохлорофилл. Хемоавтотрофы получают энергию вследствие окисления соединений серы и же­леза. Эта группа организмов немногочисленна, к ним относятся серобактерии и железобактерии. Очень важна их роль в экосистемах подземных вод.

Гетеротрофы - это организмы, которые не способны использовать непо­средственно энергию Солнца и живут за счет энергии, запасенной автотрофами. Они используют органические вещества в процессе питания, разлагая их в ко­нечном счете вновь до углекислого газа и воды, а высвобожденная энергия рас­ходуется на различные процессы жизнедеятельности организмов.

Наиболее просто устроенные гетеротрофы разделяются на сапротрофов, питающихся мертвой органикой, и паразитов - питающихся живой.

У более сложно организованных организмов, например насекомых, раз­деление идет по типу пищи: копрофаги питаются фекалиями, детритофаги-растительными остатками, фитофаги - растениями, энтомофаги - другими насе­комыми, хищники - животными более высоких систематических групп.

Млекопитающие делятся на растительноядных, падалеедов, хищников.



Миксотрофы - это одноклеточные организмы смешанного типа питания. Они могут использовать энергию света для синтеза органических веществ из неорганических (как фототрофы) и одновременно - органические вещества сре­ды выращивания (как гетеротрофы). Таким образом, они одновременно явля­ются и фототрофами, и гетеротрофами. К ним относятся одноклеточные водо­росли эвглена и хлорелла.

Внутри живого компонента любой экосистемы можно выделить по типу питания три группы организмов:

Состав экосистемы:


  • Продуценты

  • Консументы

  • Редуценты

Продуценты — это автотрофы, которые из неорганических соединений за счет энергии света синтезируют (продуцируют) органические вещества, яв­ляющиеся пищей для всех других организмов. К продуцентам относятся все растительные организмы (водоросли, мхи, папоротники, голосеменные и по­крытосеменные), а также хемоавтотрофы. Продуценты потребляют около 1% падающей на Землю солнечной энергии и превращают ее в энергию органиче­ских соединений.

Консументы (от греческого консуме - потребляю) - это животные гетеротрофы, потребляющие готовые органические вещества, которые синтезировали продуценты. Консументы I порядка могут использовать органические вещества растений, т.е. продуцентами питаются травоядные животные (грызуны, зайцы, овцы и т.д.), а также паразиты на растениях - грибы и другие растения. Их, в свою очередь, поедают консументы II порядка, которыми могут питаться консументы III порядка (плотоядные животные - лисы, волки, медведи, коршуны и т. д.). Все они используют энергию химических связей, запасенную в органиче­ских веществах продуцентами.

Редуценты - гетеротрофные организмы (бактерии, грибы, дождевые чер­ви, насекомые и т. д.), разрушающие и минерализующие мертвые органические остатки. Главная их экологическая роль состоит в превращении органических веществ в неорганические.

В любом биогеоценозе очень скоро иссякли бы все запасы неорганиче­ских соединений, если бы они не возобновлялись в процессе жизнедеятельно­сти организмов. В результате дыхания всех организмов, разложения трупов жи­вотных и растительных остатков (которое осуществляется редуцентами) орга­нические вещества превращаются в неорганические соединения, которые снова возвращаются в атмосферу и почву и снова могут быть использованы автотрофами.

Но для переработки трупов редуцентам нужно время, поэтому в экоси­стеме всегда есть детрит - запас мертвого органического вещества. Детрит - это опад листьев на поверхности лесной почвы (сохраняется 2-3 года), ствол упавшего дерева (5-10 лет), гумус почвы (сохраняется сотни лет), отложения орга­нического вещества на дне озера (сапропель) и торф на болоте (сохраняется ты­сячи лет). Наиболее долго сохраняющимися детритами являются каменный уголь и нефть.

Соотношения между продуцентами, консументами и редуцентами, а так­же соотношения консументов разных порядков образуют экологическую струк­туру сообщества. Благодаря взаимодействию между этими организмами возни­кает главное свойство экосистемы - способность к саморегулированию.

Все три компонента тесно связаны в экологических системах. Организмы разных трофических групп (т. е. с разными способами питания) участвуют в процессе передачи пищи и энергии, т. е. образуют пищевые цепи.

Продуценты составляют начало всех пищевых цепей. Консументы, по­едая продуцентов, передают органические вещества от одного звена пищевой цепи к другому и соответственно делятся на несколько групп по порядку нахо­ждения в цепи. Редуценты как бы заканчивают круговорот веществ, завершают пищевые цепи, образуя неорганические вещества для вступления в новый цикл. Однако в реальных условиях в экосистемах различные цепи питания перекре­щиваются между собой, образуя разветвленные сети.

В биоценозах различают два типа пищевых цепей: пастбищную (выеда­ния) и детритную (разложения)

Например: листьями деревьев питаются гусеницы, ими - птицы, послед­ними - более крупные птицы-хищники. Это будет цепь выедания. Но наряду с цепями передачи энергии через живое органическое вещество (продуцент -консумент) существуют детритные пищевые цепи, где используется мертвое органическое вещество. Так, при разрушении листового опада работает целый конвейер, в котором участвуют животные, грибы, микроорганизмы, дождевые черви, почвенные микроорганизмы.

Детритом — мертвым органическим веществом - питаются жук-мертвоед, перловица, мотыль, дафния (в водоеме).

На суше цепь питания обычно состоит из 3-4 звеньев. В водной среде цепь длиннее. При каждом переносе энергии от одного звена к другому боль­шая ее часть (80-90%) рассеивается в виде тепла, поэтому число звеньев в цепи

не превышает 4-5.

Почти все животные (за исключением редких, специализированных видов) используют разнообразные источники пищи. Поэтому при выпадении одного звена в цепи не проис­ходит нарушения в системе. Соедине­ние многих трофических цепей обра­зует пищевую сеть экосистемы, а значительные изменения в любом из ее звеньев неизбежно отразятся на состоянии экосистемы в целом. Чем больше видовое разнообразие и богаче пищевые сети, тем устойчивее биоце­ноз.



Типы экосистем. Различают автотрофные и гетеротрофные экосисте­мы. В автотрофных преобладают растения, они запасают энергию. Гетеротроф­ные используют готовую энергию.

Кроме того, существуют естественные (природные) и искусственные (ан­тропогенные) экосистемы. Влияние человека на естественную экосистему не­значительно, а искусственную он создает сам. Естественные автотрофные эко­системы - лес, луг, водоем.



Искусственные автотрофные системы - это сельскохозяйственные поля, т. е. агроэкосистемы, или хемоавтотрофные - это системы в некоторых биоло­гических очистных сооружениях.

Естественные гетеротрофные - это экосистемы океанических глубин (животные и микроорганизмы существуют в них за счет «питательного дож­дя»), а также высокогорные.

Искусственные гетеротрофные экосистемы очень разнообразны:

  1. города и промышленные предприятия (энергия поступает по линиям электропередач, нефте- и газопроводам; в цистернах автомашин и железнодо­рожных вагонах сырье и продукты питания поступают в город);

  2. биологические очистные сооружения (получение биогаза);

  3. фабрики по разведению дождевых червей;

  4. плантации шампиньонов;

  5. рыборазводные пруды (остатки пищи горожан превращаются в био­массу);

  6. фермы по производству устриц, морских гребешков, рыб; по выращи­ванию жемчужных раковин, морской капусты - водоросли ламинарии;

  7. в США - «Биосфера-2» площадью 1 га;

  8. экосистемы космических аппаратов.

Живые организмы в процессе жизнедеятельности изменяют среду обита­ния, одни виды постепенно вытесняют другие, т. е. экосистемы эволюциони­руют во времени.

Последовательная смена во времени одних экосистем другими на опреде­ленном участке земной поверхности называется сукцессией. Она бывает обу­словлена внутренними и внешними факторами.

Сукцессии, происходящие под влиянием внутренних факторов.



  1. Зарастание скал: поверхность горной породы разрушается, сначала по­селяются лишайники, бактерии, грибы, затем травы, кустарники и деревья, жи­вотные. Характерный пример: деревья (березки) поселяются на старых камен­ных зданиях, водонапорных башнях, разрушенных замках и т. д.

  2. Зарастание озера: происходит отмирание остатков растений и живот­ных, которые оседают на дне, озеро мелеет, растения с берегов распространя­ются к центру, и озеро превращается в низинное болото.

  3. Зарастание обочин дорог, железнодорожного полотна, восстановление леса после вырубки, пожара; зарастание земель вокруг строительных площадок и отвалов пустой породы около горных карьеров (Урал, Кузбасс).

Пионерное сообщество формируется в местах, ранее по каким-либо при­чинам лишенных жизни. Оно характеризуется бедностью видового состава, простыми пищевыми взаимоотношениями. Пионерное сообщество представле­но пионерными видами, некоторые из них (растения) способны фиксировать азот атмосферы, таким образом накапливая первичную биомассу.

Вначале селятся однолетние травы, затем многолетние, кустарники и де­ревья. Иногда таким землям помогает человек, он проводит рекультивацию, т. е. завозит дерн или семена луговых трав и сено.

Сукцессии, происходящие под влиянием внешних факторов.

Факторы, вызывающие сукцессию, связаны чаще всего с деятельностью человека:

а) выпас скота - луговые травы меняют видовой состав, рыхлокустовые
заменяются плотнокустовыми.

б) в лесах, где люди отдыхают, вытаптываются высокие травы, остаются


только устойчивые: мятлик, подорожник, птичья гречиха; ухудшаются условия
для всходов, повреждается корневая система, из-за уплотнения почвы засыхает
лес;

в) в озерах, если туда попадают минеральные удобрения, исчезают водные растения, растущие в чистой воде, водоем заполняет ряска, начинают размножаться сине-зеленые водоросли, вода зацветает, исчезает большинство видов рыб, остаются ротаны.



Таким образом, экосистема - совокупность организмов и условий сре­ды, в которой они обитают. Экосистемы, различающиеся по типам, всегда состоят из одних и тех же трех обязательных компонентов: продуцентов, консументов, редуцентов. Для биогеценозов характерны определенные свойства: целостность, устойчивость, самовоспроизведение и саморегуля­ция. Под влиянием внутренних или внешних факторов может происхо­дить смена биоценозов - экологическая сукцессия.

Контрольные вопросы:

  1. По каким показателям сравнивают между собой разные экосистемы?

  2. Существует мнение, что в жизни любого вида преобладает жесткая конкуренция и борьба особей друг с другом. Опровергните или под­твердите его.

  3. Что такое биогеоценозы, каковы его показатели?

  4. Можно ли считать сообществом все популяции птиц, населяющих лесной массив?

  5. Приведите примеры цепей питания, начинающихся с мертвых расти­тельных остатков, с наземных растений и заканчивающихся челове­ком.

  6. Что такое «экологическая сукцессия»?

  7. Могут ли в настоящее время сохраниться биоценозы, не подвержен­ные никаким антропогенным воздействиям?

  8. Можно ли полностью отказаться от химических мер борьбы с вреди­телями и перейти на биометод?

  9. Каковы основные действия человека, направленные на повышение продуктивности природных и искусственных экосистем?

Тема: «Популяция и ее основные характеристики. В.И. Вернадский о биосфере»

Цель: изучить термин популяция и ее основные характеристики. Рассмотреть точку зрения В.И. Вернадского о биосфере.

Общий курс биологии (ботаника, зоология) дает некоторое представле­ние о большом разнообразии организмов, населяющих нашу планету. Благода­ря ученым-систематикам во всем многообразии растительного и животного ми­ра установлен определенный порядок: растения и животные, имеющие общие признаки, объединены в родственные группы, называемые видами, родами, се­мействами, классами, типами и, наконец, царствами - это царства растений, жи­вотных, бактерий, простейших и грибов.

Число представителей одних видов (например, насекомых, бактерий) во много раз, даже на порядки величин отличается от численности других видов (например, хищных млекопитающих или растений), среди которых встречаются виды, насчитывающие единичные особи, так называемые реликтовые виды).

Но в основном живые организмы существуют не в единственном числе, а группами, занимая определенную территорию. Каждый вид занимает какое-то пространство, которое называется ареалом распространения вида. Разные части ареала отличаются друг от друга по условиям существования. Например, лиси­ца обыкновенная обитает на огромных пространствах Евразии и Северной Америки. Условия обитания лисицы в зоне тундры и пустынях или полупусты­нях будут различными. Кроме того, группировки особей, обитающих в тундре и полупустынях, оказываются полностью изолированными и никогда не скрещи­ваются между собой.



Такие группы особей одного вида с общим генофондом, общей морфо­логией и единым жизненным циклом называют популяцией.

Белки могут заселять леса различного типа: елово-пихтовые насаждения, дубравы и сосновые боры. В этом случае можно говорить о трех экологических популяциях белки: елово-пихтовой, дубравной, сосновой.

Все особи карася, обитающего в одном озере, все березы или все ели в смешанном лесу образуют популяцию. В первобытном обществе все особи че­ловека (Homo sapiens) образовывали племя. Понятие «племя» встречается и в более поздних социальных общностях человека. Например, племена индейцев, несмотря на большое внешнее сходство, имели разные поведенческие установ­ки. В некоторых из них существовал запрет на браки между членами разных племен. Жившие в Древней Руси племена русичей, вятичей, смолян, древлян различались между собой не только тем, что проживали на разных территориях, но и всем укладом жизни. Такие обособленные группы человека можно назвать популяцией.

Академик С.С. Шварц и его последователи считают, что в природе гра­ницы популяции и ее размеры определяются не столько свойствами террито­рии, заселенной данным видом растений или животных, сколько свойствами самой популяции.

Основными характеристиками популяции являются, во-первых, гене­тическое единство популяции, а во-вторых, фенотипическая общность особей. Кроме того, для каждой популяции характерны своя пространственная, половая и возрастная структуры, динамика численности и другие демографические по­казатели, на которых следует остановиться более подробно.

Пространственная структура популяций. Рациональное использование ресурсов среды популяций достигается упорядоченным размещением особей на занимаемом участке.

Большинство популяций имеет постоянную территорию и временные по­селения. Постоянную территорию называют ядром популяции, а временные по­селения занимают микропопуляции, которые образуются при возрастании чис­ленности популяции в годы, наиболее благоприятные для размножения.

Например, хлопковая моль на полях хлопчатника - это ядро популяции, а на соседних посевах кенафа, канатника, диких мальвовых растениях - времен­ные поселения моли.

В понятие пространственной структуры входит и так называемая соци­альная организация. Для нее свойствен определенный стереотип поведения, она регламентирует использование пространства и пищи.

Различают два типа социальной организации популяций: одиночную (се­мейную) и групповую.

При одиночной (семейной) организации территория принадлежит одной семье (самец, самка и их потомство). Члены семейства могут метить и строго охранять границы этой территории. Такой образ жизни характерен для сидячих водных форм (некоторые иглокожие, а также раки-отшельники, крабы-норники, осьминоги), некоторых бабочек, хищных рыб, одиноких роющих ос, многих грызунов и млекопитающих. У многих животных индивидуальные уча­стки сохраняются в течение всех сезонов и на протяжении всей жизни (сидячие формы, дятлы, ночные пернатые хищники).

Для других животных и растений характерно групповое использование пространства. Такие животные образуют стада, стаи или колонии. Часто таким образом обеспечиваются более благоприятные условия микроклимата: повы­шенная температура сохраняется в муравейниках и поселениях пчел, пингвины образуют «черепаху» во время буранов и т.д. Все особи в группе сообща вы­ступают в борьбе с врагом и вырабатывают специальную систему сигналов (свист сусликов, постукивание лап зайцеобразных, тревожные крики птиц), ко­торыми оповещают об опасности всех членов поселения (колонии).

Колониями являются и гнездовья птиц с тесно расположенными гнездами (например, пеликаны, бакланы, чайки, пингвины). В таких поселениях обеспе­чивается не только защита от врагов и микроклимат, но часто и выкармливание потомства (как у морских котиков). У некоторых колониальных организмов в процессе эволюции сформировалась специализация отдельных особей, которую можно наблюдать у пчел (рабочие, самки, трутни), муравьев (рабочие, сторожа, няньки) и т. д. Стаями живут многие насекомые (саранча), рыбы (сельдеобраз­ные, тресковые образуют косяки), млекопитающие (копытные, ластоногие). На период размножения стада или стаи могут распадаться на более мелкие группы - кланы и прайды.



Половая и возрастная структура популяций. Популяции большинства видов состоят из особей мужского и женского пола, если это не однодомные растения или партеногенетические животные.

Особям мужского и женского пола свойственны отличия в протекании биохимических и физиологических процессов, и поэтому они по-разному ос­ваивают среду и ее ресурсы, на них в разной степени влияют одни и те же фак­торы среды. Различна роль самцов и самок в обеспечении выживаемости мо­лодняка. На примере млекопитающих можно утверждать, что половая структу­ра популяции изменяется в результате следующих процессов:



  1. неравномерного отмирания самцов и самок, разной продолжительно­сти их жизни;

  2. неравномерного распределения полов уже при рождении (так, у чело­века, по статистике, на 100 девочек рождается 107 мальчиков, это соотношение выравнивается как 1:1 к двадцатилетнему возрасту).

Возрастная структура популяции зависит от интенсивности размножения, которая различна у разных видов. Так, слоны достигают половой зрелости в 15­16 лет, у них рождается один детеныш в 2-3 года, но каждая слониха размножа­ется на протяжении нескольких десятков лет. Для сравнения: принадлежащая к этому же подклассу мышь-полевка становится половозрелой через два месяца после рождения и в течение года дает несколько пометов, период ее размноже­ния - максимум два года.

Представитель костистых рыб трехиглая колюшка откладывает лишь не­сколько десятков икринок, а принадлежащая к этому же надотряду луна-рыба -до 300 миллионов икринок. Виды лососевых рыб размножаются также неоди­наково: горбуша - один раз в жизни, а форель - много раз. Легко представить, насколько разной будет структура перечисленных популяций, т. е. число моло­дых, зрелых и старых особей у этих видов.

Таким образом, у каждого вида организмов, образующих популяцию, свой темп полового размножения, число семян или детенышей в потомстве, своя скорость отмирания популяции и средняя продолжительность жизни. Эти характеристики называются демографическими показателями популяции. К ним относятся также общая численность, плотность расселения и скорость рос­та популяций.

Для ученых-экологов и рачительных хозяйственников важно практиче­ское значение этих характеристик.

Во-первых, при заготовке древесины (уничтожении одной из популяций экосистемы) необходимо знать скорость восстановления леса, чтобы планиро­вать, где, сколько и что можно вырубать.

Во-вторых, в охотоведческих хозяйствах необходимо иметь все сведения о популяциях пушных зверей: численность, скорость роста, интенсивность раз­множения, т. е. скорость возобновления популяции, для того чтобы спланиро­вать отстрел. Так, установлено, что в популяции кабанов можно отстреливать 30% особей, тогда как в популяции лосей - только 15%, поскольку скорость восстановления популяции кабанов выше.

Эти показатели необходимо учитывать и при добыче некоторых морских животных - котиков, тюленей и т. д.

В-третьих, для медиков очень важно изучение популяций животных, яв­ляющихся возбудителями или переносчиками опасных заболеваний, для того чтобы предотвратить эпидемии, эпизоотии.

Популяция растет, стареет, поддерживает сама себя, ей присущ и опреде­ленный жизненный цикл. Каждая популяция имеет особые характеристики, присущие только ей и не применимые к отдельным организмам.

Рассмотрим некоторые из них. Наилучшим образом популяцию как груп­пу организмов характеризует обилие - определенное число особей на данной площади. Мерой обилия особей какой-либо популяции может быть общая чис­ленность популяции или ее общая биомасса, что более применимо к раститель­ным организмам.

Однако измерить общую численность некоторых популяций на практике бывает довольно трудно: например, численность зайцев на какой-то территории или рыб в водоеме. Применяют метод кольцевания птиц или мечения живот­ных, чтобы проследить за миграциями этих организмов. Для того чтобы иметь приблизительное представление о количестве животных или растений данной группы, ввели такое понятие, как плотность популяции.

Плотность популяции - это число особей (или биомасса), приходящееся на единицу площади или объема жизненного пространства. Так, например, можно подсчитать число деревьев, растущих на 1 га леса. В водоеме довольно точно можно подсчитать количество клеток одноклеточных водорослей в еди­нице объема (под микроскопом, в камере Горяева) и сделать пересчет их коли­чества на любой объем, в том числе на весь водоем. Зная плотность популяции в тот или иной момент времени, можно судить о росте, размножении, старении популяции.

Рождаемость и смертность. Рождаемость — это способность популя­ции к увеличению численности за счет размножения особей. Показатель рож­даемости — число новых особей (яиц, семян), родившихся в популяции за оп­ределенный промежуток времени.

Нужно различать максимальную (или абсолютную, физиологическую) и экологическую рождаемость.

Максимальная рождаемость — теоретическое число особей, которое мо­жет появиться на свет, если отсутствуют внешние факторы, сдерживающие процесс размножения. Выражаясь экологическим языком, можно сказать, что отсутствуют ограничивающие факторы по размножению. Максимальная рож­даемость — это плодовитость самок.

Экологическая рождаемость в естественных условиях — это скорость возрастания численности популяции при сложившихся условиях жизни.

Для тех видов, которые мало или вообще не заботятся о потомстве, а функция родителей сводится только к произведению на свет новых особей, ха­рактерна высокая максимальная и низкая экологическая рождаемость. Так, на­пример, взрослая самка трески выметывает миллион икринок (максимальная рождаемость), из которых до взрослого состояния в среднем доживают лишь две особи (экологическая рождаемость).

Смертность — это показатель состояния популяции, противоположный рождаемости. Понятно, что в группе особей, образующих популяцию, происхо­дит не только рождение, но и отмирание старых особей. Для того чтобы попу­ляция не исчезла совсем и не возрастала неограниченно, необходимо опреде­ленное равновесие процессов рождаемости и смертности. Организмы умирают, даже когда условия жизни вполне благоприятны, а влияние внешних факторов не изменяется в худшую сторону. В этих случаях смертность минимальная.

Таким образом, возрастание смертности — это сигнальный показатель на неблагоприятное изменение внешних воздействий (ухудшение условий среды). Каждый организм характеризуется своей индивидуальной продолжительностью жизни (табл. 4).

Таблица 4

Средняя продолжительность жизни некоторых видов растений и животных

Виды

организмов



Продолжительность жизни

Виды

организмов



Продолжительность жизни

Мхи

10 лет

Комары взрослите

3—4 недели

Барбарис, жас­мин

50 лет

Личинки стрекоз

около 1 года

Мухи взрослите

19-112 дней

Розы

5000 лет

Омары

до 50 лет

Клен обыкно-Ели и сосн^1

500 лет

1000—1200 лет



Жабы Крокодиле!

до 50 лет более 40 лет

Ливанский кедр, тис, кипарисы

2500—6000 лет

Ласточки

60 лет

Поденки

2—3 дня

Гуси

9 лет

Майские жуки:




Вороны

60-80 лет

взрослые

1 месяц

Гориллы

70—120 лет

личинки

3—5 лет

Слоны

50-100 лет

Кривые выживания, характерные для муфлона или чибиса напоминают кривую II. Известно, что масса птенцов чибиса гибнет, еще находясь в гнезде. У чибиса это связано с тем, что он гнездится на лугах и полях, где гнезда разо­ряют вороны, и птенцы гибнут во время сельскохозяйственных работ. Взрослые птицы погибают значительно реже, а в старом возрасте вероятность смерти вновь возрастает. Сходные предположения можно сделать и в отношении муф­лона. На самом деле этот тип кривой выживания — самый распространенный в природе. Даже у слона и человека эти кривые в действительности имеют не­большой, быстро убывающий участок в левой части графика, который соответ­ствует повышенной смертности особей самых ранних возрастов.



Динамика популяций. В процессе жизни внутри каждой популяции про­исходят изменения, связанные с рождением новых, старением взрослых, отми­ранием старых особей, т. е. в ходе эволюции популяции живых организмов об­ретают новые свойства.

Некоторые приобретают способность существовать в суровых, но ста­бильных условиях: в пустынях (популяции саксаула, тамариска), в полупусты­нях, в зоне тундры (некоторые виды мхов, карликовые деревья). Такие популя­ции не приспособлены к резко меняющимся условиям и факторам среды, осо­бенно антропогенного характера, они очень чувствительны к возрастающим воздействиям человека, легкоуязвимы и трудно поддаются восстановлению. Случайные разливы нефти или накопление других токсических веществ в при­брежной тундровой зоне северных морей могут нанести таким популяциям не­поправимый вред и привести к их уничтожению.

Другие организмы, в основном жители умеренных зон, особенно популя­ции животных (большинство насекомых) и однолетних растений (некоторые травы), способны выдерживать значительные нарушения условий жизни. Их численность может колебаться в очень широких пределах. Максимальная чис­ленность в благоприятные годы и минимальная в неблагоприятные может раз­личаться в десятки, сотни и даже тысячи раз.

Рост популяций. Характер увеличения численности популяции может быть различным. Выделяют два типа роста популяций. Кривые имеют J- и 8-образный вид.

Параболообразной (J-образной) кривой А (первый тип) описывается темп роста популяции, когда ее плотность увеличивается с возрастающей скоростью до тех пор, пока не начнет действовать фактор, ограничивающий рост (напри­мер, будут полностью использованы ресурсы питания или воздуха в замкнутом водоеме и т. п.).

Кривая В (S-образная) описывает события, когда рост популяции вначале увеличивается медленно, затем стремительно растет, но под влиянием сопро­тивления среды постепенно замедляется, и наступает равновесие, или стацио­нарное состояние, когда число особей не увеличивается.

Второй тип кривой (кривая В) типичен для роста бактерий и водорослей. Первый участок S-образной кривой называется фазой замедленного роста (лаг-фазой), которая заменяется фазой активного роста — (логарифмической фазой), и, наконец, число бактерий в единице объема культуральной жидкости больше не увеличивается — кривая выходит на «плато». Ход и растянутость этой кри­вой по времени для каждого вида бактерий свои, и они служат важнейшей ха­рактеристикой чистой культуры бактерий и водорослей любого вида.



Колебания численности популяций. Популяция завершила свой рост, и теперь ее численность слабо отклоняется от некоторой более или менее посто­янной величины. Эти небольшие колебания численности связаны с сезонными или годовыми изменениями температуры, влажности, количества пищи.

Примеры сезонных колебаний численности популяций: летние полчища комаров (осенью их нет), цветы-первоцветы зацветают раньше всех весной и в начале лета, к осени они отмирают.

По изменению численности некоторых видов растений или животных можно судить об экологической ситуации в данном регионе. Такие организмы называют биоиндикаторами, а процесс наблюдения за ними - биологическим мониторингом.

Примером циклических колебаний численности могут служить циклы трех- и четырехлетней периодичности северных мышевидных грызунов (мы­шей, полевок, леммингов) и хищников (полярной совы, песцов).

Известны случаи взрывного возрастания численности леммингов в Евро­пе, когда плотность их достигала такой величины, что они вынуждены были мигрировать; их полчища двигались в сторону моря, достигнув которого мно­гие из них гибли. Это пример J-образного возрастания численности популяции, а море в данном случае ограничивающий фактор.

Еще одним примером колебания численности могут служить сведения о нашествиях саранчи на посевы. В норме саранча живет в привычных для нее местах обитания. Но бывают годы, когда плотность популяций саранчи дости­гает чудовищных размеров. Из-за большой скученности идет возрастание чис­ленности особей, у которых развились более длинные крылья, позволяющие перелетать в соседние земледельческие районы и там тоже уничтожать все по­севы.

Здесь мы имеем пример возрастания численности также по J-образному (параболическому) типу, и каждый такой случай сопровождается миграцией, т.е. переселением в другие места обитания (саранча, например, перелетает на 1200 км и более из Африки в Англию).

Пики численности насекомых - бабочек сосновой пяденицы и листвен­ничной листовертки, которые повторяются через 4-10 лет, сопровождаются ко­лебаниями численности птиц, питающихся этими насекомыми, и соответст­вующей динамикой биомассы деревьев. Деревья с наибольшей биомассой, бо­лее чувствительные к насекомым, подвергаются их нашествию и в значитель­ной степени уничтожаются. Отмершие остатки древесины разлагаются и обо­гащают почву питательными веществами, поэтому начинают развиваться мо­лодые деревья, которые менее чувствительны к насекомым. Кроме того, росту молодых деревьев способствует увеличение освещенности из-за гибели боль­ших деревьев с пушистой кроной. В это же время численность насекомых уменьшается за счет уничтожения их птицами, подрастают молодые деревья (на самом деле процесс длится несколько лет), крона их максимальна, - и все начинается сначала. Таким образом, насекомые-листовертки как бы омолажи­вают экосистему хвойного леса.

Но в ряде случаев причины, вызывающие колебания численности попу­ляций, заключаются в них самих. Так, в условиях перенаселения у некоторых млекопитающих происходят резкие изменения физиологического состояния, которые затрагивают нейроэндокринную систему. Это отражается на поведе­нии животных, изменяется их устойчивость к стрессам, заболеваниям разного рода, возрастает смертность. Например, зайцы-беляки часто погибают от «шо­ковой болезни» в периоды пиков численности.

Такие механизмы, как внутренние регуляторы численности, настроены на некоторые пороговые значения. Но нужно помнить, что регуляторные меха­низмы — это не только экстренные стабилизаторы численности популяций. Се­зонные колебания численности иногда обеспечиваются действием этих же ме­ханизмов.

Таким образом, видовые популяции — основные функциональные еди­ницы живой природы.

Процессы изменения популяций во времени, называемые популяционной динамикой, — результат действия множества факторов окружающей среды, а также внутренних механизмов популяционной регуляции.

Самой большой экосистемой является биосфера Земли - оболочка пла­неты, заселенная живыми организмами. Сведения о толщине биосферы различ­ны. Но одно сравнение верно, что биосфера по сравнению с диаметром Земли подобна кожице на большом яблоке.

Над поверхностью моря (или суши) живые организмы распространены примерно на высоте до 6 км, в толщу суши они опускаются на 15 км и на 11 км в глубь океана; следовательно, общая толщина биосферы составляет около 20 км (рис. 8).

Биосфера включает литосферу, в том числе почву, гидросферу (реки, озе­ра, моря, океаны) и тропосферу (нижняя часть атмосферы). Но жизнь в этих слоях биосферы распределена неравномерно; основная масса живого вещества сосредоточена в поверхностном слое суши (50-100 м) - это высота лесного по­лога, а в океане - поверхностные слои воды (10-20 м). В этих слоях сконцентри­ровано больше 90% биомассы растений и животных.

Вся совокупность живых организмов планеты составляет биомассу Зем­ли. Она равна 2423х109 т сухой массы, из которой 97% составляют растения, а 3% - животные и микроорганизмы. Плотность жизни неодинакова в различных средах и на поверхности Земли. Хотя 71 % всей поверхности земного шара по­крыт водой, основная биомасса сосредоточена на суше - 99,8%.




Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница