Курс лекцій Укладач
|
|
Скачати 1.88 Mb.
|
|
Тема 3 Екосистеми та їхня структура План 1.Класифікація екосистем. 2.Функціонування екосистем. 3.Потоки речовини та енергії в екосистемах. 4.Типи екосистем. 5.Поняття про сукцесії. 1.Класифікація екосистем Поняття екосистеми є визначальним в екології. Екосистему утворюють сукупність живих організмів і неживе середовище. Поняття в науці сформувалося поступово. У 1877р. обмежену одиницю, розміри якої достатньо малі для досконального вивчення, К.Мьобіус назвав біоценозом. У 1887р. Стефан Форбс, описуючи озеро, визначив характерні риси такої системи: по-перше, вона складається з усіх організмів , які проживають у цьому районі, а також із навколишнього фізичного і хімічного середовища; по-друге, всі компоненти екосистеми взаємодіють між собою і впливають один на одного. Вчені дійшли висновку, що всяка одиниця (біосистема), яка містить усі організми, що функціонують разом на даній ділянці, і взаємодіє з фізичним середовищем у такий спосіб, що потік енергії створює чітко визначені біотичні структури і кругообіг речовин між живою і неживою частинами, і є екологічною системою, або екосистемою. Термін “екосистема” у 1935р. запропонував англійський геоботанік А.Тенслі й визначив її як сукупність спільно існуючих організмів (та умов їхнього існування), пов”язаних між собою обміном речовин, енергії та інформації. Або екосистема – це незалежна й динамічна біолого-фізико-хімічна система, що постійно змінюється. Життя екосистем біологи починають вивчати з нижчих за рівнем ( окремих озер, боліт, річок, невеликих лісових масивів, полів тощо). Як правило, чітких меж між екосистемами не існує, мають місце поступові переходи ( наприклад, від лучних до лісових, від болотних до озерних, від середньогірських до високогірних). Ці перехідні зони називають екотонами. У межах кожної екосистеми діє більш чи менш повний біологічний кругообіг речовин за участю продуцентів, консументів та редуцентів. Класифікація екосистем Е   косистемистійкі короткочасні Для кожної системи характерний певний видовий склад, чисельність організмів, біомаса, інтенсивність процесів продукування і деструкції органічних речовин. Виділяють і такі екосистеми:
Крім природних екосистем , існують також штучні екосистеми, наприклад, космічна станція, акваріум, вазон з кімнатною рослиною тощо. У тих випадках, коли йдеться про природні біосистеми, які охоплюють певну територію, замість поняття “екосистема” в європейській літературі , часто використовується термін “біогеоценоз”, що його запропонував В.Н.Сукачов. Ю.Одум виділив 3 групи природних екосистем: наземні (біоми), прісноводні, морські:              тундра лотичні ріки ------------------------ струмки відкритий океан  тайга прибережні води шельфу  широколисті ліси райони апвелінгу лентичні озера ------------------------ ставки ------------------------ водойми степи пустелі савани інші заболочені угіддя болота ----------------------- болотяні ліси естуарії  глибоководні рифтові зони   Апвелінг – процес вертикального руху води в океані, в результаті якого на поверхню води підіймаються глибинні води, багаті азотом, фосфором і іншими елементами, що сприяє розвитку фітопланктону. Естуарій – розширене у вигляді віяла гирла ріки, що впадає в море (дельта річки). В основі класифікації екосистем лежать визначені ознаки: для наземних – тип рослинності, для прісноводних – фізичні властивості води. Кожна екосистема має 2 головних компоненти:
Для характеристики екосистем використовують такі ознаки:
Склад екосистем:
Неорганічні речовини включаються вкругообіг. Живим організмам необхідні у порівняно великій кількості шість елементів: вуглець, кисень, азот, фосфор і сірка. Органічні сполуки (білки, вуглеводи, ліпіди, гумус і ін.) об”єднують біотичну і абіотичну частини екосистеми. Це дуже важливі компоненти останньої. У процесі фотосинтезу зелені рослини використовують енергію сонячного світла для перетворення двох простих сполук з низьким вмістом енергії (вуглекислий газ і вода) у складніші органічні сполуки, де частина сонячної енергії перебуває в запасі у формі хімічної енергії. В процесі фотосинтезу як побічний продукт утворюється кисень. Для здійснення фотосинтезу і створення складних органічних речовин зеленим рослинам необхідні не тільки сонячне світло, вода, вуглекислий газ, а й незначна кількість деяких мінеральних елементів, що розчинені у воді, оточують водні рослини або знаходяться у волозі грунту навколо коренів наземних рослин. Органічні речовини – це не тільки джерело енергії, а й матеріал. що його використовує організм для побудови своїх тканин. Речовина та енергія в процесі фотосинтезу утворюють єдине ціле; продукти фотосинтезу можуть переходити від зелених рослин до інших організмів, що складають екосистему. Врешті-решт, продукти фотосинтезу розщеплюються в процесі дихання, а вивільнена при цьому енергія використовується для отримання поживних рослин та енергії, підтримання цілісності організму та його функцій, на ріст, рух, розвиток, розмноження тощо. Хімічні компоненти їжі – вуглекислий газ, вода і неорганічні речовини – можуть знову використовуватися зеленими рослинами, так що речовина в цій екосистемі може здійснювати безконечний кругообіг, і крок за кроком перетворюється в некорисну теплову енергію. Тому екосистемі потрібне постійне поновлення енергії ззовні. Продуцентами в екосистемі називають зелені рослини, оскільки вони самі утворюють для себе їжу. На перший погляд здається, що зелені рослини незалежні від інших організмів; однак вчені стверджують, що якби на Землі існували тільки зелені рослини, то, кінець кінцем, усі мінеральні речовини виявилися б зв”язаними в цих рослинах і ріст рослин припинився б. Цього не відбувається тому, що інші організми – редуценти (або мікроконсументи) використовують поживні речовини, що містяться у мертвих рослинах, і як джерело енергії, і як їжу, розкладаючи при цьому органічні сполуки на простіші неорганічні. У такому вигляді їх здатні поглинати й використовувати живі рослини. До редуцентів належать бактерії. гриби, а також тварини, які живляться мертвими організмами, - деякі комахи, черви тощо. Енергія та елементи живлення, що містяться в організмах живих продуцентів, споживаються в більшості природних екосистем не тільки редуцентами, а й макроконсументами, або фаготрофами. Макроконсументи – це гетеротрофічні організми, переважно тварини, які живляться іншими організмами або частинками органічної речовини. Серед них є травоїдні ( тварини, що живляться рослинною їжею), всеїдні ( тварини, що споживають як рослинну, так і тваринну їжу), м”ясоїдні, а також паразити. Процес розкладу в екосистемах важливий, оскільки закінчується поверненням у кругообіг елементів мінерального живлення, допомагає утворенню їжі для деяких організмів у ланцюгу живлення.
Умовою існування і нормального функціонування будь-якої екосистеми є наявність усіх ланок трофічного ланцюга (тобто ланцюга живлення). В основі будь-якої екосистеми лежить ланцюг живлення. Основні типи ланцюгів живлення – пасовищний і детритний. Пасовищний ланцюг живлення – це ряд живих організмів, в якому кожний вид живиться попередниками в ланцюзі та, в свою чергу, служить їжею для видів, які посідають вищий рівень. Початок пасовищного ланцюга – автотрофні (ті, що живляться самі) організми, які спроможні синтезувати складні органічні сполуки з неорганічних, використовуючи найчастіше енергію сонячного світла, - це зелені рослини і фотосинтезуючі бактерії. Автотрофні організми утворюють верхній ярус, або “зелений пояс”. Він є дуже важливою частиною сукупності, оскільки всі організми екосистеми так чи інакше залежать від постачання органічними речовинами, що їх синтезують рослини, і тому належать до гетеротрофів. Ті організми, що живляться рослинами, належать до другого трофічного рівня; хижаки, які живляться травоїдними,- до третього. Добре відомі такі ланцюги живлення, як “трава – заєць – вовк”, “рослини - комахи – птахи” тощо. Людина в цій класифікації, яка споживає і рослинну, і тваринну їжу, посідає проміжне становище між другим і третім трофічними рівнями. У детритних ланцюгах організми споживають мертву органічну речовину, поступово розкладаючи її на чимраз простіші сполуки –аж до неорганічних. Присутність детритних ланцюгів живлення необхідна кожній екосистемі, оскільки саме вони замикають кругообіг елементів, який без участі живих організмів відбувався б украй повільно. Вчені відносять грунти, де розкладаються речовини, коріння, тощо, до нижнього коричневого ярусу. В екосистемах мають місце такі явища як коменсалізм, мутуалізм і нейтралізм – різні форми співіснування живих істот ( симбіоз). Коменсалізм – коли для одного партнера співіснування є вигідним, а для іншого – нейтральним; мутуалізм – коли співіснування організмів є взаємовигідним; нейтралізм – коли співжиття організмів не приносить їм ні позитивних, ані негативних наслідків. Кожен вид в екосистемі має своє функціональне місце – екологічну нішу, де він не конкурує з іншими видами за джерело енергії. Це фізичний простір, який займають організми кожного виду, з їхньою функціональною роллю в спільноті, розміщенням по відношенню до зовнішніх екологічних факторів, характером реакції на зміни факторів і морфоструктурним пристосуванням. 3. Потоки речовин та енергії в екосистемах Енергія екосистем Розумінню енергетичних процесів, які відбуваються в екосистемах, допомагають знання термодинаміки. Усі форми енергії поділяються на 2 групи:
Ці форми підкоряються двом базовим законам термодинаміки: Перший закон термодинаміки (закон консервації енергії) – енергія не може бути ні народжена, ні знищена, вона може бути трансформована з однієї форми в іншу. Кількість енергії не змінюється. В екосистемах має місце велика кількість енергоперетворень: енергія Сонця (тепло, світло) перетворюється завдяки фотосинтезу в енергію продуцентів, енергія продуцентів – у енергію консументів. Сучасне людство перетворює в ході своєї діяльності величезні маси енергії. І закон дає зрозуміти, що енергія існує в різних формах, і те, що у всіх екосистемах ніколи не може бути більше енергії, яка виділяється від тієї, яка надходить. Кількість енергії, яка надходить рівна кількості, що виділяється. Другий закон термодинаміки – пояснює,що відбувається з якістю енергії, коли вона переходить з однієї форми в іншу, стверджує. що при трансформаціях енергії вона з більш концентрованої переходить в менш концентровану, тобто, розсіюється. Закон показує, що, коли спалюємо нафту, вугілля, газ наше постачання висококонцентрованої енергії скорочується. Цю енергію можна повторно використати, оскільки після згорання відбувається її розсіювання, тобто при згоранні утворюється безладдя. спрощено дезорганізацію. випадковість називають ентропією. У Космосі ентропія переважає. Випадковість збільшується з плином часу, а всередині хаосу існують острівці порядку. Одним з найважливіших є життя. Живі системи з безладдя утворюють порядок. Наприклад. рослини, поглинаючи СО2 в атмосфері, об”єднують його під час фотосинтезу в складні організовані органічні з”єднання молекул. Сонячна енергія, яку використовують рослини, щоб утворити порядок на Землі, продукується завдяки поступовій деградації Сонця. Сонце поступово розсіюється, продукуючи енергію. Але порядку, створеному на Землі живими системами набагато менше, ніж безладдя, створеного при розсіюванні Сонця. У балансі переважає безладдя. Енергія при переході з однієї форми в іншу розсіюється. Це необоротне розсіювання енергії екосистемами відбувається двома шляхами: звичайної втрати тепла через різницю температур між біотою, грунтом і навколишнім середовищем, або втрати тепла організмами і їх біоценозами в процесі бродіння й дихання у зв”язку з вивільненням енергії при екзотермічних реакціях. Неврівноважені процеси в ізольованих системах супроводжуються зростанням температури, наближаючи екосистеми до стану рівноваги, за якої екологічна ентропія є найвищою. Термодинамічні закони регулюють життя – від найменшої бактерії до кита. Необхідність створення цілеспрямованого потоку енергії, з одного боку, і кругообігу речовин – з другого, накладає певні обмеження на підбір тих видів, які можуть утворювати екосистему. Значна кількість біомаси, енергії при переході з одного трофічного рівня на інший розсіюється, витрачається на підтримку температури тіл організмів, на перетворення в СО2 ; не вся біомаса нижчого рівня йде на їжу організмам вищого рівня, і не вся засвоюється організмами. Тобто згідно з ІІ законом термодинаміки, енергія перетворюється в тепло, яке розсіюється в довкіллі і витрачається в просторі. 4.Типи екосистем. Основними типами екосистем є біоми, які відрізняються один від одного характером рослинності, наприклад, пустелі , які мають 2 підтипи:
луки, які мають такі підтипи: - тропічна савана,
ліси, які мають такі підтипи:
Водні екосистеми Прісноводні екосистеми:
Солені або морські екосистеми:
Фактори, які впливають на життя екосистем 1.Фізичні : діапазон температур, характер геофізичного поля, дощі, висота над поверхнею землі, вітер, тип грунту, кількість світла, кількість завислого матеріалу у водних середовищах, вогонь. 2.Хімічні : солоність води. концентрація живильних речовин, розчинених у поверхневих водах та опадах, природні й штучні токсини, розчинні у воді, ступінь насиченості води киснем. 3.Природні катастрофічні : пожежі, повені, засухи, епідемії. землетруси. 4.Природні поступові : еміграція і іміграція видів, кліматичні зміни. пристосування й еволюція видів, сукцесія. 5.Антропогенні, соціально-економічні : значний вилов риби, браконьєрство, надінтенсивний туризм, розведення екзотичних видів, несумісна рекреаційна діяльність, пожежі, інфекції тощо. Дослідженнями українських вчених М.Голубця та Й.Царика (1991р.) встановлено такі особливості екосистем: кожна жива система є саморегульованою, має свою програму розвитку і здатна фіксувати в пам”яті всі позитивні і негативні зовнішні впливи на стан її функціонування та розвитку. Система може вибирати таку форму реакції на зовнішні впливи (“збурення”), яка забезпечує їй найефективніший варіант захисту від “збурювальної” дії екологічного фактора. Саморегуляція екосистем відбувається завдяки стабільності і стійкості. Стабільність екосистеми – це закладена в її генетичній програмі здатність протягом усього періоду існування реалізувати в мінливих умовах зовнішнього середовища свою життєву програму розвитку. Стабільність – це сума різноманітних стійкостей у часі. Стійкість живої системи – це її здатність завдяки внутрішнім механізмам захисту протистояти зовнішнім негативним впливам і адаптуватися до них без істотних змін. Стабільність і стійкість – це узагальнена властивість живої системи, що нормально функціонує в конкретних умовах, і окрема властивість живої системи, яка характеризує її здатність протистояти її дії негативних екологічних факторів. |
Схожі:
|
Курс лекцій Київ 2006 Київський Національний Університет культури і мистецтв Безклубенко Сергій Данилович. Основи філософських знань. Курс лекцій для слухачів Академії пепрукарського мистецтва та студентів... |
Курс лекцій СУМИ 2003 МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ УКРАЇНИ СУМСЬКИЙ... Курс лекцій спрямований на надання студентам допомоги по вивченню навчального курсу з „Торгового права” та розрахований на студентів... |
|
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ, НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ МІЖНАРОДНИЙ... Головченко О. М., Ананьєв Є. П. Сучасна економічна теорія: курс лекцій – Одеса: м. Роздільна ТОВ «Лерадрук», 2012. 204 с |
Курс лекцій Черкаси 2012 |
|
Конспект лекцій з курсу “ Системно-структурне моделювання технологічних... Конспект лекцій з курсу “Системно-структурне моделювання технологічних процесів” / Укладач П. В. Кушніров. – Суми: Вид-во СумДУ,... |
Курс лекцій для студентів факультету заочної форми навчання |
|
Опорний курс лекцій Київ 2011 ЗМІСТ Список використаної літератури |
ЕКОНОМІЧНА ДІАГНОСТИКА Економічна діагностика. Опорний конспект лекцій / Укладач: к г н., доц. Мартусенко І. В. – ВІЕ ТНЕУ. – Вінниця, 2011. – 72с |
|
Основні напрямки діяльності Ліги прочитано курс лекцій з історії України від найдавніших часів до сьогодення |
КУРС ЛЕКЦІЙ ЗА ЗАГАЛЬНОЮ ТА ГАЛУЗЕВОЮ СКЛАДОВИМИ ПІДВИЩЕННЯ КВАЛІФІКАЦІЇ... У курсі лекцій із загальної та галузевої складових у стислій формі висвітлюються питання державного управління і місцевого самоврядування,... |
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання © 2013
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua