Лекции по "Экологии"

Устойчивая стабильная экосистема называется климаксной. Многие биогеоценозы существуют очень длительное время.

Но любой, самый стабильный биогеоценоз не может существовать вечно. Один биогеоценоз постепенно сменяется другим. Это явление  называется сукцессией.

Если происходит освоение незаселённого ранее субстрата, например, скальных пород, песчаных дюн, нового острова вулканического происхождения  и т.д., то сукцессия является первичной. Сначала на скалах поселяются бактерии, сине-зелёные водоросли и лишайники. Начинается почвообразование. Затем  поселяются мхи. Формируется тонкая почвенная прослойка, что позволяет  сформироваться травянистому сообществу. Затем образуется кустарниковое  сообщество и, наконец, лесное. Сначала  появляются светолюбивые и быстрорастущие лиственные породы, потом под пологом  лиственного леса подрастают хвойные  растения, которые постепенно затеняют и вытесняют лиственные породы. В  данном случае сами живые организмы  в процессе своего существования  изменяют среду обитания и создают  возможность поселения новых  видов. Происходит саморазвитие экосистемы.

Вторичная сукцессия заключается в том, что новый биогеоценоз создаётся на месте ранее существовавшего биогеоценоза. Основная причина вторичной сукцессии - нарушение экологического равновесия из-за:

1. Изменения климата
2. Воздействие человека
3. Катастрофических процессов
4. Достаточно сильного воздействия каких-либо видов растений или животных

В результате круговорот веществ  становится несбалансированным, нарушается экологическое равновесие. В результате сукцессии на месте данного биогеоценоза сформируется устойчивая (климаксная) экосистема.

 

 

ПРЕОБРАЗОВАННЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ.

Виды экосистем:

1. Естественные (природные)
2. Искуственные – полностью созданные человеком (экосистема аквариума, космического корабля)
3. Преобразованные - созданные человеком на основе природных экосистем и преобразованные в процессе хозяйственной деятельности (городские экосистемы, агроэкосистемы)

 

Сходство природной  экосистемы и агроэкосистемы:

1. В составе 2 компонента (биоценоз и экотоп)
2. В биоценозе обязательно есть продуценты, консументы, редуценты
3. Обязательно имеются пищевые цепи, по которым происходит перенос вещества и энергии
4. Наличие круговорота веществ.

 

Особенности агроэкосистем (А.)

1. Действие естественного отбора ослаблено + человеком осуществляется искусственный отбор
2. В А. используется не только солнечная энергия, но и дополнительная энергия, которую использует человек на создание удобрений, искусственный полив, обработку почвы и т. д.
3. В А. круговорот веществ несбалансированный, так как часть органических веществ человек изымает вместе с урожаем, они извлекаются из круговорота. Поэтому, чтобы сохранить плодородие почвы А., необходимо постоянное внесение удобрений.
4. А. регулируются только человеком, саморегуляция практически отсутствует.
5. Агроэкосистемы имеют небольшое видовое разнообразие, короткие пищевые цепи. Поэтому А. очень неустойчивы и поддерживаются только человеком.
6. В биоценозе преобладает какая-либо растительная монокультура. Количество видов животных небольшое.

 

БИОСФЕРА.

Учение о биосфере создал русский учёный - академик Вернадский.

Существует несколько  определений биосферы:

1. Биосфера - глобальная экосистема планеты
2. Биосфера - живая оболочка Земли
3. Биосфера - часть геологических оболочек Земли, заселённая живыми организмами.

 

ГРАНИЦЫ БИОСФЕРЫ

Существует три геологические  оболочки планеты - атмосфера, гидросфера и литосфера. Но полностью в состав биосферы они не входят. В состав биосферы входит лишь та часть геологических  оболочек, в которой обитают живые  организмы.

В состав биосферы входят:

1. Вся гидросфера, так как она полностью заселена живыми организмами.
2. Нижняя часть атмосферы примерно до высоты 20 км. Примерно на этом уровне расположен озоновый экран, который отражает большую часть ультрафиолетовых лучей. Выше озонового экрана организмы существовать не могут из-за губительного действия ультрафиолета.
3. Верхняя часть литосферы глубиной до 6-7км. Дальнейшему распространению организмов препятствует отсутствие воды и высокая температура земных недр.

Таким образом, границы биосферы определяются действием ограничивающих факторов, препятствующих дальнейшему  распространению живых организмов.

 

 

 

ОТЛИЧИТЕЛИНЫЕ ОСОБЕННОСТИ  БИОСФЕРЫ.

1. В пределах биосферы осуществляется деятельность живых организмов.
2. В переделах биосферы непрерывно осуществляется круговорот веществ, который осуществляется в результате жизнедеятельности организмов.
3. В биосферу обязательно поступает внешняя энергия, например, солнечная, которая используется организмами.

 

КОМПОНЕНТЫ ИОСФЕРЫ

Согласно учению Вернадского  в составе биосферы различают  следующие компоненты:

1. Живое вещество - совокупность живых организмов планеты. Биомасса живого вещества незначительна, составляет примерно 0,01-0,02 % от массы всего вещества биосферы. Но тем не менее, это главный компонент биосферы, так как именно живое вещество преобразует биосферу и определяет её облик.
2. Косное вещество - совокупность всех неживых тел, которые образуются в результате процессов, происходящих в неживой природе. Примеры косных тел: песок, галечник, вулканическая лава.
3. Биогенное вещество - совокупность тел, которые образуются в результате жизнедеятельности живых организмов. Примеры: известняк, нефть, газ, атмосферный кислород, уголь, осадочные породы и др.
4. Биокосное вещество образуется в результате деятельности организмов и процессов неживой природы. Пример: почва.
5. По современным представлением в составе биосферы находится радиоактивное и космическое вещество.

 

 

ЖИВОЕ ВЕЩЕСТВО БИОСФЕРЫ и ЕГО ФУНКЦИИ.

Живое вещество биосферы - совокупность живых организмов планеты; главный  компонент биосферы. Согласно учению Вернадского живое вещество выполняет  разнообразные функции.

1.Газовая функция заключается в том, что организмы обеспечивают различные преобразования газов, определяют газовый состав атмосферы. Примеры газовой функции:

• Растения и фотосинтезирующие бактерии в процессе фотосинтеза поглощают СО2 и образуют О2
• Организмы в процессе дыхания поглощают О2, а выделяют СО2 .
• Некоторые бактерии способны образовывать молекулярный азот и сероводород.

2.Окислительно-восстановительная функция заключается в том, что организмы в процессе своей жизнедеятельности окисляют и восстанавливают вещества. Например:

• Во время дыхания организмы окисляют углеводы до углекислого газа
• Во время фотосинтеза и хемосинтеза организмы восстанавливают углекислый газ до углеводов.
• Бактерии окисляют неорганические соединения, что приводит к образованию месторождений серы, бокситов, железных и марганцевых руд и др.

3.Концентрационная функция: организмы поглощают (аккумулируют) химические элементы из окружающей среды и накапливают их в своих телах. Например:

• Водоросль ламинария накапливает в своих клетках йод.
• Некоторые животные поглощают кальций и фосфор, которые необходимы для создания и укрепления их известковых скелетов.
• Растения поглощают из окружающей среды СО2, накапливают в своём теле С в составе органических веществ. Из их останков образуется уголь, нефть. Концентрация углерода в угле в тысячи раз больше, чем в земной коре.
• Хвощи, злаки накапливают в своих органах кремний
• Некоторые бактерии накапливают в своих клетках соединения железа, серы, марганца и др. веществ

4.Деструктивная функция: организмы-редуценты разлагают органические останки. В результате образуется гумус или перегной. Затем гумус минерализуется (превращается в минеральные вещества). В результате деструктивной функции некоторых бактерий образуется природный газ.

5.Средообразующая функция: организмы изменяют физико-химические параметры среды в процессе своей жизнедеятельности. Например:

• Фитоценоз повышает влажность в лесу , но снижает температуру и ветреность.
• Почвенные животные способствуют лучшей аэрации почв

6.Транспортная функция: организмы осуществляют перенос вещества против силы тяжести и в горизонтальном направлении. Например:

• В растениях вода перемещается от корней к листьям (восходящий или ксилемный ток)
• Перенос вещества по пищевым цепям
• Перенос химических элементов в процессе биогеохимических круговоротов.
• Перенос вещества в горизонтальном направлении при передвижении организмов.

7. Энергетическая функция:  организмы поглощают (аккумулируют) солнечную энергию и преобразуют  её. Солнечная энергия преобразуется  растениями в энергию АТФ, которая  затем используется для синтеза  органических веществ. Энергия органических веществ перемещается по пищевой цепи. В процессе жизнедеятельности химическая энергия органических веществ неизбежно рассеивается в виде тепла.

 

ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ  ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ В БИОСФЕРЕ.

1.Живые организмы распределены в биосфере крайне неравномерно, что зависит от неравномерности экологических условий.

2.Основная масса живого вещества сосредоточена на суше (99,7% биомассы).

3.Повышенная концентрация живого вещества наблюдается на границах сред жизни. Именно там имеет место комплекс разнообразных экологических условий. Например, скопления живых организмов встречаются на поверхности континентов (граница соприкосновения литосферы и атмосферы), в придонных сообществах на мелководьях (граница гидросферы и литосферы), в зоне приливов и отливов (граница литосферы, атмосферы, гидросферы).

4.Распределение организмов на континентах крайне неравномерное и в основном зависит от температуры и наличия влаги. Концентрация живого вещества постепенно увеличивается от полюсов к экватору. На континентах преобладают растения, на их долю приходится 92 % биомассы.

5.Распределение организмов в океанах более равномерное, чем на суше. Концентрация живого вещества постепенно увеличивается от экватора к полюсам. В океане преобладают животные. На распространение растений в Мировом океане большое влияние оказывает наличие света. Для животных очень важным может быть концентрация растворённого кислорода, солёность, рН и др. На больших глубинах ограничивающим фактором для животных является большое давление, а для растений - отсутствие света.