Студопедия КАТЕГОРИИ: АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Екосистеми і їх роль в організації біосфери і ноосфери
Біосфері властива асиметрія: нерівномірність в розподілі океанів, материків, гір та низовин, кліматичних умов, існування живих організмів. Фізико-хімічні параметри систем неживої (абіотичної) природи досить індивідуальні в кожній точці земної поверхні. Тому існує величезне різноманіття видів органічного світ і кожне співтовариство організмів розвивається в певних фізико-хімічних умовах навколишнього середовища. Екосистема - складний природний комплекс живих істот, що взаємодіють з неорганічним середовищем та знаходяться в матеріально-енергетичній залежності від неї. По суті екосистема, це все те що ми називаємо природою. Екосистеми являють собою основні функціональні одиниці біосфери. Біосфера складається з безлічі екосистем, що взаємодіють між собою. Тому знання про екосистеми надзвичайно важливе для аналізу усього різноманіття екологічних явищ. Вперше термін “екосистема” був запропонований до вжитку у 1935 році англійським екологом А.Тенслі. Екосистема складається з 4 елементів: 1) абіотичне середовище – комплекс неживої природи, звідки біоценоз черпає засоби для існування і куди виділяє продукти обміну (вода, мінеральні речовини, гази, неживі органічні речовини); 2) продуценти (кондуктори, виробники) – організми, що виробляють первинну біомасу (наземні зелені рослини, водорості і бактерії, що здатні до фотосинтезу); 3) консументи – споживачі первинної або вторинної продукції, тобто готових органічних речовин, які трансформують їх в нові форми (організми, які вживають тільки їжу рослинного походження називають консументами першого порядку, організми які в основному споживають їжу тваринного походження, називають консументами другого порядку), консументами є тварини та безхлорофільні рослини; 4) редуценти (деструктори) – організми, які розкладають органічні рештки до мінерального стану (мікроорганізми: бактерії, гриби, найпростіші, а також організми, які живляться мертвими органічними речовинами). Між цими елементами існує закономірний зв'язок, надзвичайно складний і відбувається через речовинно-енергетичний обмін. Для кожної екосистеми характерний свій біологічний кругообіг речовин, який здійснюється завдяки існуванню в екосистемах ланцюгів живлення. Класифікація екосистем : 1. За масштабами: - мікроекосистеми – невеликі біоценози, що називаються синузіями (трухляві пеньки, мертві стовбури дерев тощо); - мезоекосистеми - біоценози які займають однотипні ділянки земної поверхні з однаковими фізико-географічними умовами, межі яких збігаються з межами відповідних фітоценозів (садова ділянка, ліс, озеро тощо); - макроекосистеми – охоплюють величезні території чи водні акваторії, що визначаються характерним для них макрокліматом і відповідають цілим природним зонам (тундра, тайга, степ, ліси, моря тощо).
2. За ступенем трансформації людською діяльністю: - природні - екосистемиякі сформувалися еволюційним шляхом і мають здатність до саморегуляції, самовідтворення, самопідтримки, при умові відносної стабільності зовнішнього середовища; - антропогенні - екосистеми, в яких переважають штучно створені антропогенні об’єкти, де крім людей, можуть існувати лише окремі види організмів, що пристосувалися до цих специфічних умов (міста, промислові вузли, кораблі тощо) промислові екосистеми (вугільні шахти, заводи тощо), міські екосистеми; - антропогенно-природні екосистеми - складаються виключно з природних компонентів, але створені й регулюються людьми (сади, поля, парки тощо) агроценози (сади, тваринницькі ферми тощо), . В епоху глобального антропогенезу велике значення має стійкість екосистем, тобто стійкість живих організмів до хімічних речовин (ксенобіотиків), які в природному середовищі відсутні. Способи захисту живих організмів : - розумова діяльність людини дозволяє розпізнати шкідливі речовини і уникнути їх; - наявність у тварин та людей гормональної системи, яка розпізнає ксенобітоки, що потрапили до організму; - на рівні клітин є мембранні механізми, які запобігають проникненню шкідливих речовин до клітини; - наявність в організмі спеціальних ферментів, здатних руйнувати ксенобіотики; - наявність системи виведення токсичних речовин з організму. ОСНОВНІ ЕКОЛОГІЧНІ ЗАКОНИ Закон біогенної міграції атомів (або закон Вернадсько-го): міграція хімічних елементів на земній поверхні та в .біосфері в цілому здійснюється під переважаючим впливом живої речовини, організмів. Так відбувалося й в геологіч-дому минулому, мільйони років тому, так відбувається й «в сучасних умовах. Жива речовина або бере участь у біохімічних процесах безпосередньо, або створює відповідне, збагачене киснем, вуглекислим газом, воднем, азотом, фос-'фором та іншими речовинами, середовище. Цей закон має важливе практичне й теоретичне значення. Розуміння всіх хімічних процесів, що відбуваються в геосферах, неможливе без урахування дії біогенних факторів, зокрема — еволюційних. Нині люди впливають на стан біосфери, змінюючи її фізичний і хімічний склад, умови збалансованої віками біогенної міграції атомів. У майбутньому це спричинить дуже негативні зміни, які набувають здатності са-морозвиватися й стають глобальними, некерованими (опус-телювання, деградація грунтів, вимирання тисяч видів організмів). За допомогою цього закону можна свідомо й активно запобігати розвитку таких негативних явищ, керувати біогеохімічними процесами, використовуючи «м'які» екологічні методи. Закон внутрішньої динамічної рівноваги: речовина, енергія, інформація та динамічні якості окремих природних систем і їх ієрархії дуже тісно пов'язані між собою, так що будь-яка зміна одного з показників неминуче призводить до функціонально-структурннх змін інших, але при цьому зберігаються загальні якості системи — речовинно-енергетичні, інформаційні та динамічні. Наслідки дії цього закону виявляються в тому, що після будь-яких змін елементів природного середовища (речовинного складу, енергії, інформації, швидкості природних процесів тощо) обов'язково розвиваються ланцюгові реакції, які намагаються нейтралізувати ці зміни. Слід зазначити, що незначна зміна одного показника може спричинити сильні відхилення в інших і в усій екосистемі. Зміни у великих екосистемах можуть мати необоротний характер, а будь-які локальні перетворення природи викликають у біосфері планети (тобто в глобальному масштабі) та в її найбільших підрозділах реакції-відповіді, які зумовлюють відносну незмінність еколого-економічного потенціалу. Штучне зростання еколого-економічного потенціалу обмежене термодинамічною стійкістю природних систем. Закон внутрішньої динамічної рівноваги — один з найголовніших у природокористуванні. Він допомагає зрозуміти, що у разі незначних втручань у природне середовище його екосистеми здатні саморегулюватися та відновлюватися, але коли ці втручання перевищують певні межі '(які людині слід добре знати) й вже не можуть «згаснути» в ланцюгу ієрархії екосистем (охоплюють цілі річкові системи, ландшафти), вони призводять до значних порушень енерго- і біобалансу на значних територіях і в усій біосфері. Закон генетичної різноманітності: все живе генетичне різне й має тенденцію до збільшення біологічної різнорідності. Закон має важливе значення в природокористуванні, особливо в сфері біотехнології (генна інженерія, біопрепарати), коли не завжди можна передбачити результат нововведень під час вирощування нових мікрокультур через виникаючі мутації або поширення дії нових біопремаратів не на ті види організмів, на які вони розраховувалися. Закон історичної необоротності: розвиток біосфери й людства як цілого не може відбуватися від пізніших фаз до початкових, загальний процес розвитку однонапрямлений. Повторюються лише окремі елементи соціальних відносин (рабство) або типи хазяйнування. Закон констаніності (сформульований В. Вернадсь-ким): кількість живої речовини біосфери (за певний геологічний час) є величина постійна. Цей закон тіспо пов'язаний з законом внутрішньої динамічної рівноват. За законом константності будь-яка зміна кількості живої речовини в одному з регіонів біосфери неминуче призводить до такої ж за обсягом зміни речовини в іншому регіоні, тільки із зворотним знаком. Наслідком цього закону є правило обов'язкового заповнення екологічних ніш. Закон кореляції (сформульований Ж. Кюв'є); в організмі як цілісній системі всі його частини відповідають одна одній як за будовою, так і за функціями. Зміна однієї частини неминуче викликає зміни в інших. Закон максимізації енергії (сформульований Г. і Ю. Оду-мами та доповнений М. Реймерсом): у конкуренції з іншими системами зберігається та з них, яка найбільше сприяє надходженню енергії та інформації й використовує максимальну їх кількість найефективніше. Для цього така система, здебільшого, утворює накопичувані (сховища) високоякісної енергії, частину якої витрачає на забезпечення надходження нової енергії, забезпечує нормальний кругообіг речовин і створює механізми регулювання, підтримки, стійкості системи, її здатності пристосовуватися до змін, налагоджує обмін з іншими системами. Максимізація—це підвищення шансів на виживання. Закон максимуму біогенної енергії (закон Вернадсько-го—Бауера): будь-яка біологічна та «біонедосконала» система з біотою, що перебуває в стані «стійкої нерівноваги» (динамічно рухливої рівноваги з довкіллям), збільшує, розвиваючись, свій вплив на середовище. У процесі еволюції видів, твердить Вернадський, виживають ті, які збільшують біогенну геохімічну енергію. На думку Бауера, живі системи ніколи не перебувають у стані рівноваги й виконують за рахунок своєї вільної енергії корисну роботу проти рівноваги, якої потребують закони фізики та хімії за існуючих зовнішніх умов. Разом з іншими фундаментальними положеннями закон максимуму біогенної енергії е основою розробки стратегії природокористування. Закон мінімуму (сформульований Ю. Лібіхом): стійкість організму визначається найслабшою ланкою в ланцюзі його екологічних потреб. Якщо кількість і якість екологічних факторів близькі до необхідного організму мінімуму, він виживає, якщо менші за цей мінімум, організм гине,екосистема руйнується. Тому під час прогнозування екологічних умов або виконання експертиз дуже важливо визначити слабку ланку в житті організмів. Закон обмеженості природних ресурсів: усі природні ресурси в умовах Землі вичерпні. Планета є природно обмеженим тілом, і на ній не можуть існувати безконечні складові частини. Закон однонаправленостіпотоку енергії: енергія, яку одержує екосистема й яка засвоюється продуцентами, розсіюється або разом з їх біомасою необоротно передається консументам першого, другого, третього та інших порядків, а потім редуцентам, що супроводжується втратою певної кількості енергії на кожному трофічному рівні в результаті процесів, які супроводжують дихання. Оскільки в зворотний потік (від редуцентів до продуцентів) потрапляє дуже мало початкової енергії (не більше 0,25%), термін «кругообіг енергії» є досить умовним. Закон оптимальності: ніяка система не може звужуватися або розширюватися до безконечності. Ніякий цілісний організм не може перевищити певні критичні розміри, які забезпечують підтримку його енергетики. Ці розміри залежать від умов живлення та факторів існування. У природокористуванні закон оптимальності допомагає знайти оптимальні з точки зору продуктивності розміри для ділянок полів, вирощуваних тварин, рослин. Ігнорування закону — створення величезних площ монокультур, вирівнювання ландшафту масовими забудовами тощо — призвело до неприродного одноманіття на великих територіях і викликало порушення в функціонуванні екосистем, екологічні кризи. Закон піраміди енергій (сформульований Р. Ліндеманом): з одного трофічного рівня екологічної піраміди на інший переходить у середньому не більше 10 % енергії. За цим законом можна виконувати розрахунки земельних площ, лісових угідь з метою забезпечення населення продовольством й іншими ресурсами. Закон рівнозначності умов життя: всі природні умови середовища, необхідні для життя, відіграють рівнозначні . ролі. З нього випливає інший закон — сукупної дії екологічних факторів. Цей закон часто ігнорується, хоча має велике значення. Закон розвитку довкілля: будь-яка природна система розвивається лише за рахунок використання матеріально-енергетичних й інформаційних можливостей навколишнього середовища. Абсолютно ізольований саморозвиток неможливий—це висновок з законів термодинаміки. Дуже важливими е наслідки закону. 1. Абсолютно безвідхідне виробництво неможливе. 2. Будь-яка більш високоорганізована біотична система в своєму розвитку є потенційною загрозою для менш організованих систем. Тому в біосфері Землі неможливе повторне зародження життя — воно буде знищене вже існуючими організмами. 3. Біосфера Землі як система розвивається за рахунок внутрішніх і космічних ресурсів. Закон зменшення енерговіддачі в природокористуванні:у процесі одержання з природних систем корисної продукції з часом (у історичному аспекті) на її виготовлення в середньому витрачається дедалі більше енергії (зростають енергетичні витрати на одну людину). Так, нині витрати енергії иа одну людину за добу майже в 60 разів більші, ніж у часи наших далеких предків (кілька тисяч років тому). Збільшення енергетичних витрат не може відбуватися безконечно. Його можна й слід розраховувати, плануючи свої стосунки з природою з метою їх гармонізації. Закон сукупної дії природних факторів(закон Мітчер-ліха—Тінемана—Баулє): обсяг урожаю залежить не від окремого, нехай навіть лімітуючого фактора, а від усієї сукупності екологічних факторів одночасно. Частку кожного фактора в сукупній дії нині можна підрахувати. Закон має силу за певних умов—коли вплив монотонний і максимально виявляється кожний фактор за незмінності інших у тій сукупності, що розглядається. Закон толерантності (закон Шелфорда): лімітуючим фактором процвітання організму може бути як мінімум, так і максимум екологічного впливу, діапазон між якими визначає ступінь витривалості (толерантності) організму до данного фактора. Відповідно до закону будь-який надлишок речовини чи енергії в екосистемі стає її ворогом, забруднювачем. Закон грунтостомлення (зменшення родючості): поступове зниження природної родючості грунтів відбувається через тривале їх використання й порушення природних процесів ґрунтоутворення, а також внаслідок тривалого вирощування монокультур (в результаті накопичення токсичних речовин, що виділяються рослинами, залишків пестицидів й мінеральних добрив). Закон фізико-хімічної єдності живої речовини (сформульований В. Вернадським): уся жива речовина Землі має єдину фізико-хімічну природу. З цього випливає, що шкідливе для однієї частини живої речовини шкодить й іншій її частині, тільки, звичайно, різною мірою. Різниця полягає лише в стійкості видів до дії того чи іншого агента. Крім того, через наявність у будь-якій популяції більш чи менш стійких до фізико-хімічного впливу видів швидкість відбору за витривалістю популяцій до шкідливого агента прямо пропорційна швидкості розмноження організмів і чергування поколінь Через це тривале вживання пестицидів екологічно неприпустиме, бо ;шкідники, які розмножуються значно швидше, швидке Пристосовуються й виживають, а обсяги хімічних забруднень доводиться дедалі збільшувати. Закон екологічної кореляції: в екосистемі,як ів будь-якій іншій, всі види живої речовини й абіотичні екологічні компоненти функціонально відповідають одне одному. Випадіння однієї частини системи (виду) неминуче призводить до вимикання пов'язаних з нею інших частин екосистеми й функціональних змін. Науковій громадськості широко відомі також чотири закони екології американського вченого Б. Коммонера: 1) все пов'язане з усім; 2) все мусить кудись діватися; 3) природа «знає» краще; 4) ніщо не минається даремно (за все треба платити). Як зазначає М. Реймерс, перший закон Б. Коммонера близький за змістом до закону внутрішньої динамічної рівноваги, другий — до цього ж закону та закону розвитку природної системи за рахунок довкілля, третій — застерігає нас від самовпевненості, четвертий — знову торкається проблем, які узагальнюють закон внутрішньої динамічної рівноваги, закони константності й розвитку природної системи. За четвертим законом Б. Коммонера ми повинні повертати природі те, що беремо в неї, інакше катастрофа з часом неминуча. Слід згадати також важливі екологічні закони, сформульовані у працях відомого американського еколога Д Чіраса у 1991—1993 рр Він підкреслює, що Природа існує вічно (з точки зору людини) і опирається деградації завдяки дії чотирьох екологічних законів: 1) рециклічності або повторного багаторазового використання найважливіших речовин; 2) постійного відновлення ресурсів; 3) консервативного споживання (коли живі істоти споживають лише те (й у такій кількості), що їм необхідно, не більше й не менше); 4) популяційного контролю (природа не допускає «вибухового» росту популяцій, регулюючи кількісний склад того чи іншого виду шляхом створення відповідних умов для його існування й розмноження). Найважливішим завданням екології Д. Чірас вважає вивчення структури та функцій екосистем, їх врівноваженості, або неврівноваженості, тобто причин стабільності й розбалансу-вання екосистем. Таким чином, коло завдань сучасної екології дуже шиІроке й охоплює практично всі питання, що торкаються взаємовідносин людського суспільства та природного середовища, а також проблеми гармонізації цих відносин. З суто біологічної науки, якою була екологія всього якихось ЗО—40 років тому, сьогодні вона стала багатогранною комплексною наукою, головною метою якої є розробка наукових основ порятунку людства й середовища його існування – біосфери планети, раціонального природокористування та охорони природи. Нині екологічним вихованням охоплюються всі верстви населення на планеті. Пізнання законів гармонізації, краси й раціональності природи допоможе людству знайти рівні шляхи виходу з екологічної кризи. Змінюючи й надалі природні умови (суспільство не може жити інакше), люди будуть змушені робити не обдумано, виважено, передбачаючи далеку перспективу й спираючись на знання основних екологічних законів.
|
||
Последнее изменение этой страницы: 2018-04-12; просмотров: 344. stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда... |