Гидросфера, ландшафты, атмосфера, флора, фауна) и их значение для жизни на Земле.
Биосфера как глобальная природная система обеспечивает существование жизни на нашей планете и способствует увеличению ее разнообразия. Однако охрана биосферы не означает сохранения ее в нетронутом состоянии. Человечество и дальше будет расходовать природные ресурсы, причем по мере роста своей численности еще в большем масштабе. Поэтому под охраной биосферы прежде всего, подразумевают меры, направленные на обеспечение устойчивого равновесия между природой и человеческим обществом.
Охрана биосферы — международная задача. Необходимость сохранения биосферы Земли относят к числу глобальных проблем современности. Поскольку биосфера политически неделима, решение этой проблемы требует объединенных усилий всех государств планеты. С этой целью на Генеральной конференции ЮНЕСКО в 1970 г. была принята долгосрочная программа «Человек и биосфера» (рис. 278), а в 1979 г. учреждена «Программа ООН по окружающей среде» (ЮНЕП).
В рамках этих Международных программ в настоящее время выработана «Всемирная стратегия охраны природы». Она основывается на следующих принципах:
Необходимо сохранить биоразнообразие современной биосферы, поскольку только в этом случае возможно дальнейшее устойчивое сосуществование природы и человеческого общества.
Все виды организмов, явления живой и неживой природы имеют многообразное значение и должны оцениваться с разных точек зрения. Следует учитывать потенциальную полезность и значимость каждого вида организма, того или иного природного явления для человека.
Охрана одного объекта природы означает одновременную охрану других объектов, тесно с ним взаимосвязанных. Необходимо охранять всю совокупность образующих природу неживых и живых компонентов, т. е. подходить к охране природы комплексно.
1.8. Структура экосистем. Биотические, абиотические и антропогенные факторы.
Экосистема - это совокупность продуцентов, консументов и детритофагов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость.
Таким образом, для естественной экосистемы характерны Три признака:
1) экосистема обязательно представляет собой совокупность живых и неживых компонентов;
2) в рамках экосистемы осуществляется полный цикл, начиная с создания органического вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие;
3) экосистема сохраняет устойчивость в течение некоторого времени, что обеспечивается определенной структурой биотических и абиотических компонентов.
Примерами природных экосистем являются озеро, лес, пустыня и т. д. Более простые экосистемы входят в более сложно организованные. При этом реализуется иерархия организации систем.
Важным следствием иерархической организации экосистем является то, что по мере объединения компонентов в более крупные блоки, которые, в свою очередь, объединяются в системы, у этих новых функциональных единиц возникают новые свойства. Наличие у системного целого особых свойств, не присущих его подсистемам и блокам, а также сумме элементов, не объединенных системообразующими связями, называют эмерджентностью.
Основу экосистем составляют живое вещество, характеризующееся биотической структурой, и среда обитания, обусловленная совокупностью экологических факторов.
Несмотря на многообразие экосистем, все они обладают структурным сходством. В каждой из них можно выделить фотосинтезирующие растения - продуценты, различные уровни консументов, детритофагов и редуцентов.
Они и составляют биотическую структуру экосистем.
Неживая и живая природа, окружающая растения, животных и человека, носит название среды обитания.
Множество отдельных компонентов среды, влияющих на организмы, называется экологическими факторами.
По природе происхождения выделяют абиотические, биотические и антропогенные факторы.
Абиотические факторы - это свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы.
Биотические факторы - это все формы воздействия живых организмов друг на друга.
Раньше к биотическим факторам относили и воздействие человека на живые организмы, однако в настоящее время выделяют особую категорию факторов, порождаемых человеком.
Антропогенные факторы - это все формы деятельности человеческого общества, которые приводят к изменению природы как среды обитания и др.
1.9. Категории организмов: продуценты, консументы, детритофаги и редуценты. Пищевые связи. Непищевые взаимоотношения.
ТРОФИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ, пищевая цепь, цепь питания, взаимоотношения между организмами, через которые в экосистеме происходит трансформация вещества и энергии; группы особей (бактерии, грибы, растения и животные), связанные друг с другом отношением пища - потребитель.
В трофической цепи при переносе потенциальной энергии от звена к звену большая её часть (до 80-90%) теряется в виде теплоты. Поэтому число звеньев (видов) в трофической цепи обычно не превышает 4-5 и, очевидно, чем длиннее трофическая цепь, тем меньше продукция её последнего звена по отношению к продукции начального. В состав пищи каждого вида входит обычно не один, а несколько или много видов, каждый из которых в свою очередь может служить пищей нескольким видам. Поэтому трофические взаимоотношения видов в природе точнее передаются термином трофическая сеть (или паутина). Однако представление о трофической цепи сохраняет своё значение, когда оказывается возможным разнести всех членов сообщества по отдельным звеньям цепи - трофическим уровням.
Существует 2 основных типа трофических цепей - пастбищные и детритные.
В пастбищной трофической цепи (цепь выедания) основу составляют автотрофные организмы, затем идут потребляющие их растительноядные животные (например, зоопланктон, питающийся фитопланктоном), потом хищники (консументы) 1-го порядка (например, рыбы, потребляющие зоопланктон), хищники 2-го порядка (например, судак, питающийся другими рыбами). Особенно длинны трофические цепи в океане, где многие виды (например, тунцы) занимают место консументов 4-го порядка.
В детритных трофических цепях (цепи разложения), наиболее распространенных в лесах, большая часть продукции растений не потребляется непосредственно растительноядными животными, а отмирает, подвергаясь затем разложению сапротрофными организмами и минерализации. Таким образом, детритные трофические цепи начинаются от детрита, идут к микроорганизмам, которые им питаются, а затем к детритофагам и к их потребителям - хищникам. В водных экосистемах (особенно в эвтрофных водоемах и на больших глубинах океана) значит, часть продукции растений и животных также поступает в детритные трофические цепи
Продуценты (также автотрофные организмы, автотрофы)— организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических. В основном, зелёные растения (синтезируют органические вещества из неорганических в процессе фотосинтеза), однако некоторые виды бактерий-хемотрофов способны на чисто химический синтез органики и без солнечного света. Являются первым звеном пищевой цепи
Консументы — организмы, неспособные синтезировать органические вещества из неорганических. Потребляют органические вещества в готовом виде (1-го порядка — растительноядные, 2-го и больших порядков — плотоядные и хищники; всеядные животные). Являются вторым, третьим и далее звеньями пищевой цепи.
Редуценты (также деструкторы, сапротрофы, сапрофиты) — организмы, разрушающие остатки мёртвых растений и животных (черви, мокрицы, раки, сомы, грифы) и превращающие их в неорганические соединения (бактерии, грибы).
1.10. Закон лимитирующих факторов. Биохимический круговорот веществ в природе (кислорода, углерода, азота, фосфора). Экологические пирамиды. Устойчивость экосистем.
Закон минимума Либиха - жизненные возможности лимитируются экологическими факторами, количество и качество которых близки к необходимому экосистеме минимуму, снижение их ведёт к гибели организма или деструкции системы (Ю. Либих)
Закон толерантности Шелфорда - существование вида определяется как недостатком, так и избытком любого из факторов, имеющих уровень, близкий к пределу переносимости данным организмом. В связи с этим все факторы, уровень которых приближается к пределу выносливости организма, называются лимитирующими.
Законы Коммонера
Всё связано со всем — в законе отражён экологический принцип холизма (целостности), он основан на законе больших чисел.
Всё должно куда-то деваться — закон говорит о необходимости замкнутого круговорота веществ и обеспечения стабильного существования биосферы.
Природа знает лучше — закон имеет двойной смысл — одновременно призыв сблизиться с природой и призыв крайне осторожно обращаться с природными системами.
Ничто не даётся даром — закон говорит о том, что каждое новое достижение неизбежно сопровождается утратой чего-то прежнего
Среда обитания живых организмов.
Каждый организм постоянно находится в прямых или косвенных отношениях с разнообразными компонентами и явлениями окружающей его среды или, иначе, среды обитания, влияющими на состояние и свойства организма. Среда — весь спектр окружающих организм элементов и условий в той части пространства, где обитает организм, все то, среди чего он живет и с чем непосредственно взаимодействует. При этом организмы, приспособившись к определенному комплексу конкретных условий, в процессе жизнедеятельности сами постепенно изменяют эти условия, т. е. среду своего существования. В земных условиях существуют четыре основных типа среды обитания живых организмов: водная, наземная (воздушная), почвенная, а также тело другого организма, используемое паразитами.
Экологические факторы. Их классификация.
Экологический фактор— любой элемент окружающей среды, способный прямо или косвенно влиять на живой организм, хотя бы на одном из этапов его индивидуального развития. Экологические факторы принято делить на две группы: факторы косной (неживой) природы — абиотические или абиогенные; факторы живой природы — биотические или биогенные.