Лекции по экологии для заочников (1086373), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Третий пищевой уровень ЭНЕРГИЯ

ВТОРИЧНОГО КОНСУМЕНТА

Второй пищевой уровень ЭНЕРГИЯ

ПЕРВИЧНОГО КОНСУМЕНТА

Первый пищевой уровень ЭНЕРГИЯ ПРОДУЦЕНТА

Данная экологическая пирамида носит название ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПИРАМИДЫ, построенной по трофическим уровням.

Следует иметь ввиду, что энергия более высокого трофического уровня составляет только 10% от энергии более низкого трофического уровня, например, второго уровня от первого.

Существуют также экологические пирамиды, построенные по биомассе (численности):

Третий уровень (звено) БИОМАССА

ВТОРИЧНОГО КОНСУМЕНТА

Второй уровень (звено) БИОМАССА

ПЕРВИЧНОГО КОНСУМЕНТА

Первый уровень (звено) БИОМАССА ПРОДУЦЕНТА

В некоторых случаях экологическая пирамида, построенная по биомассе (численности) может быть перевернутой, что имеет место в озерах и морях зимой, когда продуцента по массе меньше, чем консумента:

Второй уровень (звено) К О Н С У М Е Н Т

(зоопланктон)

Первый уровень (звено) ПРОДУЦЕНТ

(фитопланктон)

Более показательными в смысле описания пищевой (трофической) структуры данного сообщества организмов являются ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПИРАМИДЫ, поскольку энергия характеризуется скоростью прохождения массы пищи через пищевую цепь.

Поэтому на форму энергетической пирамиды не оказывают влияния изменения размеров различных особей в сообществе и интенсивность потребления ими пищи. Каждое сообщество особей, участвующих в единых пищевых цепях, может успешно характеризоваться ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ПИРАМИДОЙ. Она отражает трофическую (пищевую) структуру сообщества.

Трофическая структура является его фундаментальным свойством, которое весьма устойчиво. Так, если, например, в результате пожара или по другим причинам нарушилось соотношение между хищником и его жертвой - травоядным животным, то оно восстанавливается еще до того, как все виды, которые имелись здесь до бедствия, успеют восстановиться. Другим таким бедствием может быть и обработка инсектицидом. Следует иметь ввиду, что чем меньше размеры особи, тем больше пищи (энергии) на единицу массы нужно, чтобы его прокормить.

3.ЦИРКУЛЯЦИЯ ВЕЩЕСТВ

Схема многозвенной пищевой цепи, рассмотренная в п.2 может быть представлена как две пищевые цепи, одна из которых начинается с растения, а вторая - с имеющегося органического вещества в виде трупа.

Пищевая цепь, начинающаяся с растения, называется ПАСТБИЩНОЙ. Пищевая цепь, начинающаяся с имеющегося органического вещества, называется ДЕТРИТНОЙ (от лат. детерере - изнашиваться).

Детритом называтся органическое вещество, которое вовлечено в процесс разложения.

Детритная пищевая цепь имеет своим первым трофическим уровнем любые продукты распада органических веществ.

Производители-продуценты органических веществ в процессах фотосинтеза называются АВТОТРОФАМИ , то есть самопитающимися.

Тех, кто ими питается называют ГЕТЕРОТРОФАМИ (питаются автотрофами или другими гетеротрофами).

Таким образом, автотрофы являются продуцентами, а гетеротрофы - консументами.

Приводимые определения касаются функций организма, а не его вида. Так, например, человек является первичным консументом, если он вегетарианец, а если он питаеся мясом, то является консументом второго порядка. В любом случае человек является гетеротрофом.

Органическое вещество, которое перестало быть живым животным или растением должно быть разложено на составляющие элементы, которые должны снова и снова совершать циклы в природе, чтобы не останавливалась жизнь.

Процесс разложения органического вещества сложен и многоэтапен. В процесс разложения вовлечены как живые организмы (живое вещество), так и неживое (косное) вещество.

Разложение является результатом: 1. БИОТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ (био - жизнь),

2.АБИОТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ.

РАЗЛОЖЕНИЕМ называется любое биологическое окисление, дающее энергию.

Различают следующие типы разложения:

1. АЭРОБНОЕ (с использованием молекулярного кислорода, окислитель - О2),

2. АНАЭРОБНОЕ (бескислородное - когда окислителем является другое органическое или неорганическое вещество),

3. БРОЖЕНИЕ (анаэробное разложение, когда в качестве окислителя служит само окисляемое органическое вещество, например - дрожжи).

Многие бактерии универсальны - могут пользоваться как аэробным, так и анаэробным дыханием.

Микроорганизмы, участвующие в этих процессах называются САПРТРОФАМИ (сапрос (греч.) - гнилой).

Разложение происходит следующим образом: в клетках бактерий, а также в грибном мицелии вырабатываются специальные вещества - наборы ферментов. Эти вещества способствуют протеканию специфических химических реакций, когда они выделяются бактериями в мертвое вещество.

В процессе разложения образуются вещества, которые оказывают важное влияние на рост других организмов, находящихся в их окружении.

Вещества, выделяемые одним видом организмов, которые влияют на организмы других видов называются ВТОРИЧНЫМИ МЕТАБОЛИТАМИ. Вторичные метаболиты могут быть:

1. ИНГИБИТОРАМИ (от лат. ингебере - сдерживать. Пример -антибиотик пеницилин);

2. СТИМУЛЯТОРАМИ (различные витамины и другие вещества, способствующие росту).

Разложение органического вещества организмов, переставших быть живыми, зависит от степени их механического измельчения. Процессы разложения как и процессы фотосинтеза должны идти с определенной скоростью. Нарушение баланса в ту или иную сторону нарушает равновесие в природе. В настоящее время человек ускоряет процессы разложения в природе. Например, сжигание органических веществ, накопленных в горючих ископаемых, приводит к выбросам углекислого газа в атмосферу Земли, что приводит к изменению климата и ускорению разложения вещества.

4. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ И ЭНЕРГИЯ В ЭКОСИСТЕМАХ

4.1. Понятие энергетических ресурсов

Основным источником энергии в биосфере Земли является Солнце. Солнечной энергии поступает к Земле в 100 тысяч раз больше энергии, которую получают на Земле от всех источников энергии вместе взятых.

В настоящее время человечество расходует в основном невозобновляемые энергетические ресурсы, причем основную долю из них составляет химическое топливо.

ТОПЛИВОМ называется вещество, используемое для получения тепловой энергии.

4.2. Энергия в экологических системах

Известно, что “энергия может переходить из одной формы в другую, но она не исчезает и не создается заново” - это первый закон термодинамики.

Таким образом, на современном уровне знаний энергия, вещество и информация не меняются. Меняется упорядоченность. Степенью беспорядка считается ЭНТРОПИЯ.

Второй закон термодинамики показывает, что идет процесс уменьшения порядка - растет беспорядок, если этому не мешать. Все стремится к абсолютному беспорядку - это называется законом НЕУБЫВАНИЯ ЭНТРОПИИ.

Если человек разжигает костер или использует химическое топливо для получения энергии - он повышает ЭНТРОПИЮ системы.

Экосистема включает в себя живое и неживое вещество. Живое вещество увеличивает упорядоченность, противодействует ХАОСУ. Полный беспорядок, хаос наступит тогда, когда вся энергия будет превращена в тепловую энергия, и эта тепловая энергия будет равномерно рассеяна во всем пространстве.

Как уже говорилось, первоначальной энергией является энергия Солнца. Большую часть энергии, благодаря которой существует наша экосистема - БИОСФЕРА ЗЕМЛИ - это энергия, приходящая к нам от Солнца. Причем через биосферу с пользой и отдачей проходит очень малое количество этой энергии. Например, если принять всю энергию, поступающую от Солнца за 100 % , то из нее усваивается растениями только 2 % , а 98 % - рассеивается в виде тепловой энергии и, таким образом, теряет упорядоченность и повышает энтропию.

Эти 2 % энергии, усвоенные зелеными растениями, далее расходуются по пищевой цепочке. При переходе от продуцента к консументу и т.д. большая часть энергии также рассеивается. Поэтому широкое основание экологической пирамиды по мере перехода от одного трофического уровня к другому сходит на нет на вершине пирамиды.

Для характеристики стремительности уменьшения количества энергии в экологической пирамиде используется понятие КАЧЕСТВА ЭНЕРГИИ.

КАЧЕСТВО ЭНЕРГИИ В ЭКОСИСТЕМЕ определяется тем количеством энергии определенного типа, которая затрачивается на получение энергии данного типа (данного трофического уровня).

На сколько уменьшается количество энергии, на столько увеличивается ее качество.

В разных экосистемах трофические уровни могут существенно отличаться. Эффективность по увеличению качества энергии у экосистем также будет разная.

Для характеристики отношения между трофическими уровнями, а также при оценках отношений внутри трофических уровней используется понятие ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ.

1. По отношению между трофическими уровнями различают следующие понятия:

1.1. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПОГЛОЩЕНИЯ ЭНЕРГИИ ТРОФИЧЕСКИМ УРОВНЕМ - это отношение энергии, поступившей на данный уровень к таковой на предыдущем уровне.

1.2. ЭФФЕКТИВНОСТЬ АССИМИЛЯЦИИ ТРОФИЧЕСКОГО УРОВНЯ - аналогичное указанному выше отношение ассимиляций.

1.3. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОДУКЦИИ ТРОФИЧЕСКОГО УРОВНЯ - это отношение продукции биомассы на данном уровне к таковому на предыдущем уровне.

1.4. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ - это отношение энергии, поступающей на данный уровень ,к продукции биомассы на предыдущем уровне (или отношение ассимиляции на данном уровне к продукции биомассы на предыдущем трофическом уровне).

2. Для оценок в пределах одного трофического уровня различают следующие понятия:

2.1.ЭФФЕКТИВНОСТЬ РОСТА ТКАНЕЙ ИЛИ ПРОДУКЦИИ- это отношение продукции биомассы к ассимиляции (на одном и том же уровне).

2.2.ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РОСТА - это отношение продукции биомассы к поступлению энергии на одном и том же уровне.

2.3.ЭФФЕКТИВНОСТЬ АССИМИЛЯЦИИ - это отношение ассимиляции к поступлению энергии на одном и том же уровне.

Например, важно не использовать энергию высокого качества там, где можно обойтись энергией более низкого качества (солнечная энергия вместо энергии горения химического топлива).

Тема3: ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ (Смотри контрольные вопросы)

ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА

1.ВВЕДЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Целостность, постоянство и расселение человеческих основаны на непрерывном взаимодействии с окружающей средой - непрерывном обмене веществами и энергией. Благодаря этому группа получает необходимые вещества и создает условия для своего существования.

Экология в широком смысле означает динамическую связь сообщества со средой, в которой оно находится.

Приспособления, необходимые для успешного существования в определенных условиях называются АДАПТАЦИЯМИ.

Приспособляемость - свойство не только каждого из индивидуумов, образующих группу, но и всей группы в целом.

Экологическое взаимодействие осуществляется по следующей схеме:

• биологические процессы влияют на жизнедеятельность и формирование членов группы (сообщества),

• сообщество инициирует небиологические процессы, которые могут рассматриваться как реакции со стороны группы (культурные, технические, общественные).

Адаптация может рассматриваться:

с одной стороны, как изменение физиологических и социальных функций (для удовлетворения требований кору жующей Среды), с другой стороны, как изменение компонентов среды (для удовлетворения требований организма).

СРЕДА (обитания) - комплекс окружающих условий, в которых находится сообщество. К компонентам среды относятся:

• особенности рельефа,

• климат,

• средства сообщения,

• растительный и животный мир и др.

Таким образом, ЭКОСИСТЕМУ можно определить как комплекс, состоящий из определенной группы живых существ и среды, в которой эта группа существует.

Под ЭКОЛОГИЕЙ ЧЕЛОВЕКА следует понимать экологию всей экосистемы в целом, рассматриваемой с точки зрения, которую в ней играет “человеческая компонента”.

Экосистема - арена “борьбы за существование”, в которой успех зависит от эффективности адаптаций и в которой действует естественный отбор.

Процессы экологической адаптации протекают в двух направлениях:

1.вызывая биохимические изменения в организме человека, которые обусловлены требованиями среды или возникают в процессе воздействия человека на среду (они определяются индивидуальными реакциями и реакциями всей группы в целом).

2.вызывая биологические реакции, специфические для данного индивидуума.

Эти процессы характеризуют взаимодействие организма со средой.

Первое направление обусловлено требованиями среды или воздействием человека на среду. Оно в свою очередь делится на:

• индивидуальные реакции мужчины, женщины или ребенка. Этими вопросами занимается АУТЭКОЛОГИЯ;

• реакции всей группы в целом. Этими вопросами занимается СИНЭКОЛОГИЯ.

Второе направление определяется частным генотипом, например - узкий нос в холодных или засушливых странах.

Таким образом, ПРИСПОСОБЛЯЕМОСТЬ - это свойство вида. Все представители Homo Sapiens способны проявить необходимую пластичность реакций в ответ на изменение внешних условий (физиологическую пластичность).

Характеристики

Список файлов лекций