Закономерности развития экосистем. Закономерности развития экологических систем реферат


Закономерности развития экосистем — курсовая работа

Министерство сельского хозяйства  Российской Федерации

федеральное государственное образовательное  учреждение высшего

профессионального образования «Московский  государственный

агроинженерный университет им. В.П. Горячкина»

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

По дисциплине: «Концепция современного естествознания»

на тему: Закономерности развития экосистем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                      

                                                                                                           Выполнила: студентка

                                                                                                           Орлова Е. Г.

                                                                                                           группа 18-ИЭФ

                                                                                                           Проверил: Пичужкин Н. А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва 2010

 

Содержание

Введение…………………………………………………………………...3

1. Экосистема - основное понятие экологии………………………….... 4

2. Биотическая структура  экосистем…………………………………......5

3. Экологические факторы……………………………………………..…8

4. Функционирование экосистем…………………………………………19

5. Воздействие человека  на экосистему……………………………….…23

Заключение………………………………………………………………....25

Список литературы………………………………………………………...26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Слово "экология" образовано из двух греческих слов: "oicos", что означает дом, жилище, и "logos" - наука и дословно переводится как наука о доме, местообитании. Впервые этот термин использовал немецкий зоолог Эрнст Геккель в 1886 году, определив экологию как область знаний, изучающую экономику природы, - исследование общих взаимоотношений животных как с живой, так и с неживой природой, включающей все как дружественные, так и недружественные отношения, с которыми животные и растения прямо или косвенно входят в контакт. Такое понимание экологии стало общепризнанным и сегодня классическая экология - это наука об изучении взаимоотношений живых организмов с окружающей их средой.

Живое вещество настолько  многообразно, что его изучают  на разных уровнях организации и  под разным углом зрения.

Уровни организмов, популяций  и экосистем являются областью интересов  классической экологии.

В зависимости от объекта  исследования и угла зрения, под  которым он изучается, в экологии сформировались самостоятельные научные  направления.

По размерности объектов изучения экологию делят на аутэкологию (организм и его среда), популяционную экологию (популяция и ее среда), синэкологию (сообщества и их среда),  биогеоцитологию (учение об экосистемах) и глобальную экологию ( учение о биосфере Земли).

В зависимости от объекта изучения экологию подразделяют на экологию микроорганизмов, грибов, растений, животных, человека, агроэкологию, промышленную (инженерную), экологию человека и т.п.

По средам и компонентам различают экологию суши, пресных водоемов, моря, пустынь, высокогорий и других средовых и географических пространств.

Цель данной курсовой работы: раскрытие темы «Закономерности  развития экосистем»

Задачами работы являются  рассмотрение таких понятий как

1.Экосистема- основное  понятие экологии

2. Биотическая структура  экосистем

3.Экологические факторы  (Законы воздействия экологических факторов на живые организмы, абиотические факторы среды обитания, биотические отношения и роль видов в экосистеме.)

4.Функционирование экосистем  (энергия в экосистемах, энергия и продуктивность экосистем.)

5. Воздействие человека  на экосистему.

 

 

1.Экосистема - основное понятие экологии

Экология рассматривает  взаимодействие живых организмов и  неживой природы. Это взаимодействие,  во-первых, происходит в рамках определенной системы (экологической системы, экосистемы) и, во-вторых, оно не хаотично, а определенным образом организовано, подчинено законам.

Экосистемой называют 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 в течение продолжительного времени.

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, тундра, суша, океан, биосфера.

Как видно из примеров, более простые экосистемы входят в более сложно организованные. При этом реализуется иерархия организации систем, в данном случае экологических.

Таким образом, устройство природы следует рассматривать  как системное целое, состоящее  из вложенных одна в другую экосистем, высшей из которых является уникальная глобальная экосистема - биосфера. В ее рамках происходит обмен энергией и веществом между всеми живыми и неживыми составляющими в масштабах планеты. Грозящая всему человечеству катастрофа состоит в том, что нарушен один из признаков, которым должна обладать экосистема: биосфера как экосистема деятельностью человека выведена из состояния устойчивости. В силу своих масштабов и многообразия взаимосвязей она не должна от этого погибнуть, она перейдет в новое устойчивое состояние, изменив при этом свою структуру, прежде всего неживую, а вслед за ней неизбежно и живую. Человек как биологический вид меньше других имеет шанс приспособиться к новым быстро изменяющимся внешним условиям и скорее всего исчезнет первым.

Итак, экосистема является важнейшей структурной единицей устройства окружающего мира.

 

 

2. Биотическая  структура экосистем

единства проявляется  в следующем. Из элементов неживой  природы, главным Экосистема основана на единстве живого и неживого вещества. Суть этого образом молекул CO2 и h3O, под воздействием энергии солнца синтезируются органические вещества, составляющие все живое на планете. Процесс создания органического вещества в природе происходит одновременно с противоположным процессом - потреблением и разложением этого вещества вновь на исходные неорганические соединения. Совокупность этих процессов протекает в рамках экосистем различных уровней иерархии. Чтобы эти процессы были уравновешены, природа за миллиарды лет отработала определенную структуру живого вещества системы.

Движущей силой в  любой материальной системе служит энергия. В экосистемы она поступает главным образом от Солнца. Растения за счет содержащегося в них пигмента хлорофилла улавливают энергию излучения Солнца и используют ее для синтеза основы любого органического вещества - глюкозы C6h22O6.

Кинетическая энергия  солнечного излучения преобразуется  таким образом в потенциальную  энергию, запасенную глюкозой. Из глюкозы  вместе с получаемыми из почвы  минеральными элементами питания - биогенами - образуются все ткани растительного мира - белки, углеводы, жиры, липиды, ДНК, РНК, то есть органическое вещество планеты.

Кроме растений продуцировать  органическое вещество могут некоторые  бактерии. Они создают свои ткани, запасая в них, как и растения, потенциальную энергию из углекислого газа без участия солнечной энергии. Вместо нее они используют энергию, которая образуется при окислении неорганических соединений, например, аммиака, железа и особенно серы (в глубоких океанических впадинах, куда не проникает солнечный свет, но где в изобилии скапливается сероводород, обнаружены уникальные экосистемы). Это так называемая энергия химического синтеза, поэтому организмы называются хемосинтетиками.

Таким образом, растения и хемосинтетики создают органическое вещество из неорганических составляющих с помощью энергии окружающей среды. Их называют продуцентами или автотрофами. Высвобождение запасенной продуцентами потенциальной энергии обеспечивает существование всех остальных видов живого на планете. Виды, потребляющие созданную продуцентами органику как источник вещества и энергии для своей жизнедеятельности, называются консументами или гетеротрофами.

Консументы - это самые разнообразные организмы (от микроорганизмов до синих китов): простейшие, насекомые, пресмыкающиеся, рыбы, птицы и, наконец, млекопитающие, включая человека.

Консументы, в свою очередь, подразделяются на ряд подгрупп в соответствии с различиями в источниках их питания.

Животные, питающиеся непосредственно  продуцентами, называются первичными консументами или консументами первого порядка. Их самих употребляют в пищу вторичные консументы. Например, кролик, питающийся морковкой, - это консумент первого порядка, а лиса, охотящаяся за кроликом, - консумент второго порядка. Некоторые виды живых организмов соответствуют нескольким таким уровням. Например, когда человек ест овощи - он консумент первого порядка, говядину - консумент второго порядка, а употребляя в пищу хищную рыбу, выступает в роли консумента третьего порядка.

Первичные консументы, питающиеся только растениями, называются растительноядными или фитофагами. Консументы второго и более высоких порядков - плотоядные. Виды, употребляющие в пищу как растения, так и животных, относятся к всеядным, например, человек.

Мертвые растительные и  животные остатки, например опавшие листья, трупы животных, продукты систем выделения, называются детритом. Это органика! Существует множество организмов, специализирующихся на питании детритом. Они называются детритофагами. Примером могут служить грифы, шакалы, черви, раки, термиты, муравьи и т.п. Как и в случае обычных консументов, различают первичных детритофагов, питающихся непосредственно детритом, вторичных и т. п.

Наконец, значительная часть  детрита в экосистеме, в частности  опавшие листья, валежная древесина, в своем исходном виде не поедается животными, а гниет и разлагается в процессе питания ими грибов и бактерий.

Поскольку роль грибов и  бактерий столь специфична, их обычно выделяют в особую группу детритофагов и называют редуцентами. Редуценты служат на Земле санитарами и замыкают биогеохимический круговорот веществ, разлагая органику на исходные неорганические составляющие - углекислый газ и воду.

Таким образом, 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.

 

 

3. Экологические  факторы

Неживая и живая природа, окружающая растения, животных и человека, носит название среды обитания. Множество отдельных компонентов среды, влияющих на организмы, называются 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 других видов и непосредственно сказываются на их жизни.

Таким образом, каждый живой организм испытывает влияние неживой природы, организмов других видов, в том числе и человека, и, в свою очередь, оказывает воздействие на каждую из этих составляющих.

Законы  воздействия экологических факторов на живые организмы

Несмотря на многообразие экологических факторов и различную природу их происхождения, существуют некоторые общие правила и закономерности их воздействия на живые организмы.

Для жизни организмов необходимо определенное сочетание  условий. Если все условия среды обитания благоприятны, за исключением одного, то именно это условие становится решающим для жизни рассматриваемого организма. Оно ограничивает (лимитирует) развитие организма, поэтому называется лимитирующим фактором. Первоначально было установлено, что развитие живых организмов ограничивает недостаток какого-либо компонента, например, минеральных солей, влаги, света и т.п. В середине XIX века немецкий химикорганик Юстас Либих первым экспериментально доказал, что рост растения зависит от того элемента питания, который присутствует в относительно минимальном количестве. Он назвал это явление законом минимума; в честь автора его еще называют законом Либиха.

yaneuch.ru

Закономерности развития экосистем — реферат

Закономерности  развития экосистем

    К закономерностям развития экологических  систем относят:

    1) усложнение структуры и насыщение  видами;

    2) повышение целостности экосистемы;

    3) увеличение замкнутости и повышение  автономности;

    4) повышение степени преобразования  абиотических компонентов.

    В саморазвивающейся динамической системе  всегда присутствуют два типа подсистем: первая сохраняет и закрепляет ее строение и функциональные особенности, а вторая ориентирована на ее изменение. Благодаря этому система имеет  возможность самосохранения и развития в условиях обновляющейся среды  существования. Также наблюдается  тенденция всего сущего к усложнению организации путем нарастающей  дифференциации функций и подсистем. При этом выполняются законы ускорения  эволюции и вектора развития: развитие однонаправлено, а его темпы возрастают.

    Для живого формулируется закон необратимости  эволюции Л. Долло, согласно которому организм (популяция, вид) не может вернуться  к прежнему состоянию, уже осуществленному  в ряду предков. При этом действует  закон последовательности прохождения  фаз развития: фазы развития природной  системы могут следовать лишь в эволюционно и функционально  порядке, от простого к сложному, без  выпадения промежуточных этапов, но, возможно, с очень быстрым  их прохождением или эволюционно  закрепленным отсутствием.

    Закон сохранения массы в приложении к  экосистемам звучит следующим образом: баланс вещества в системе количественно  определяется разницей масс поступившего и вышедшего вещества за определенный промежуток времени.

    Пеpвое  начало теpмодинамики гласит, что энергия  не создается ни из чего и не исчезает в никуда, а только переходит из одной формы в другую. Независимо от формы, энергия означает способность  совершать работу.

    Втоpое начало теpмодинамики: энергетические процессы могут идти самопроизвольно  только при условии перехода энергии  из концентрированной формы в  рассеянную. То есть во всех процессах  некоторая часть энергии теряет свою способность совершать работу и ухудшает свое качество. Втоpое начало теpмодинамики также формулируется  через понятие энтpопии (мера беспорядка): процессы в изолиpованной системе  сопpовождаются pостом энтpопии.

    В откpытых системах, к котоpым относятся  и экологические, могут идти пpоцессы как с возpастанием, так и уменьшением  энтpопии. При этом в экосистеме вещество распределяется таким образом, что  в одних местах энтропия возрастает, а в других резко снижается. В  целом же, система не теряет своей  организованности или высокой упорядоченности. Способность системы снижать  неупорядоченность внутри себя иногда интерпретируют как способность  накапливать отрицательную энтропию - негэнтропию.

    Продолжая рассмотрение вопросов энтропии в экосистемах, стоит остановиться еще на двух положениях. Первое - положение Э.Шредингера, утверждающего, что упорядоченность организма (особи) всегда выше. чем окружающей его  среды и, следовательно, организм отдает в эту среду компоненты менее  организованные, чем те, которые  он из этой среды получает. Следовательно, правомерно положение Хаасе о  том, что организм питается негэнтропией, то есть энергетический показатель качества пищи всегда выше, чем тот же показатель продуктов диссимиляции.

    Большое значение в развитии экологических  систем имеет закон максимизации энергии и информации: система  всегда стремиться к максимальному  освоению поступающей к ней энергии  и информации, что определяет ее устойчивость и конкурентоспособность.

    Логическим  развитием закона максимизации энергии  и информации является закон минимума диссипации энергии Л. Онсагера или  принцип экономии энергии: при вероятности  развития процесса в некотором множестве  направлений реализуется то, что  обеспечивает минимум диссипации энергии. В качестве примеров минимальной траты энергии природных процессов можно привести такие далекие друг от друга естественные образования, как пчелиные соты и полигональные формы рельефа, представляющие собой те же шестигранники, но образующиеся в результате процессов промерзания-протаивания мерзлотных грунтов в тундре.

    С этими законами органически связан принцип Ле Шателье-Брауна: при внешнем  воздействии, выводящем систему  из устойчивого равновесного состояния, равновесие смещается в том направлении, в котором эффект внешнего воздействия  ослабляется. Отсюда вытекает принцип  тормозящего развития, суть которого сводится к тому, что в период наиболее интенсивного развития системы  возникают также и максимально  действующие тормозящие эффекты.

    В открытой в теpмодинамическом отношении  экосистеме мигpация вещества, энеpгии  и инфоpмации пpоисходит как между  элементами самой системы, так и  чеpез ее гpаницы. Следовательно, правомерен принцип энергетической проводимости, утверждающий, что поток энергии, вещества и информации в экосистеме должен быть сквозным и охватывать все ее компоненты.

    Важнейшее следствие из этого принципа - закон  сохранения жизни, сформулированный Ю.Н. Куржаковским. Он гласит: жизнь может  существовать лишь при движении через  живое тело потока веществ, энергии  и информации.

    Исходя  из pеального взаимодействия живых  оpганизмов, обpазующих экосистему, между собой и сpедой их обитания, пpавомеpно вычленить в любой экосистеме взаимообусловленные совокупности биотических и абиотических компонентов, а также факторы среды.

    Биоту, входящую в состав биогеоценоза или  элементарной экосистемы, пpинято называть биоценозом, а пространство им занятое  – биотопом. Cовокупности пpиpодных  фактоpов, в свою очередь, опpеделяют  и лимитиpуют pазвитие экосистем. Таким образом, абиотические компоненты в совокупности с биотическими и пpиpодными фактоpами, составляют экологические условия жизнеобитания.

    Наиболее  полно закономерности роста и  развития растений как экологических  систем изучены учеными-лесоводами на основе влияний древесных пород  в свободных посадках, когда человек  не вмешивается в формирование кроны.

    По  одной из классификаций различают  группу прямых влияний растений в  фитоценозе (контактные влияния: давление корней и охлестывание ветвями, срастание  корней и паразитизм при срастании  организмов - somedata.ru) и группу косвенных  влияний (изменение физических и  химических свойств, влажности, солевого режима почвы в результате корневых выделений, изменения климатических  факторов — затенения, газового состава  воздуха при выделении и усвоении фитонцидов, кронообразующая роль биологического поля).

    Химическая  природа соединений, выделяемых корнями  растений в почву, в настоящее  время уже расшифрована. Это витамины, сахара, органические кислоты, ферменты, гормоны, фенольные соединения. Состав корневых выделений неодинаков у  разных видов растений.

    Фенольные соединения являются тем компонентом, который определяет токсичность  корневых выделений данного вида растений для других видов. В аллелопатии  их называют «колинами». Эти соединения могут не оказывать угнетающего  действия на рядом растущие растения, но могут быть токсичными для определенных вредителей и возбудителей болезней. В этом случае они даже защищают соседнее растение от вредителей и  возбудителей болезни.

    Не  такой уж редкий случай, когда рядом  растущие растения оказывают благоприятное  влияние друг на друга посредством  корневых выделений, то есть растения могут обмениваться различными веществами через корни - somedata.ru. Например, корневые выделения горчицы стимулируют  рост гороха. Это явление называют взаимопомощью между растениями, на нем основан способ смешанных посевов.

    Есть  предположения, что корневые выделения  свеклы обладают свойствами антибиотиков, и поэтому посадка ее с некоторыми культурами, в частности с морковью, может оказать на них оздоравливающее  действие. При этом не следует забывать о соблюдении достаточного расстояния между растениями, так как мощная листва свеклы затеняет соседние культуры.

    Косвенное взаимодействие растений друг на друга  через почву лежит в основе правил чередования культур в  севообороте.             

Заключение

    Когда в середине шестидесятых годов двадцатого столетия проблемы окружающей среды  оказались в центре внимания мировой  общественности, встал вопрос: сколько  времени в запасе у человечества? Когда оно начнет пожинать плоды  пренебрежительного отношения к  окружающей его среде? Ученые рассчитали: через 30-35 лет. Это время настало. Мы стали свидетелями глобального  экологического кризиса, спровоцированного  деятельностью человека. Вместе с  тем последние тридцать лет не прошли даром: создана более твердая  научная основа понимания проблем  окружающей среды, образованы регламентирующие органы на всех уровнях, организованы многочисленные общественные экологические  группы, приняты полезные законы и  постановления, достигнуты некоторые  международные договоренности.

    Однако  ликвидируются в основном последствия, а не причины сложившегося положения. Например, люди применяют все новые  средства борьбы с загрязнениями  на автомобилях и стараются добывать все больше нефти вместо того, чтобы  поставить под вопрос саму необходимость  удовлетворения чрезмерных потребностей. Человечество безнадежно стремится  спасти от вымирания несколько видов, не обращая внимание на собственный  демографический взрыв, стирающий  с лица земли природные экосистемы.

    Основной  вывод ясен: системы, противоречащие естественным принципам и законам, неустойчивы. Попытки сохранить  их становятся все более дорогостоящими и сложными и в любом случае обречены на неудачу.

    Чтобы принимать долгосрочные решения, необходимо обратить внимание на принципы, определяющие устойчивое развитие, а именно:

    - стабилизация численности населения;

    - переход к более энерго и ресурсосберегающему образу жизни;

    - развитие экологически чистых источников энергии;

    - создание малоотходных промышленных технологий;

    - рециклизация отходов;

    - создание сбалансированного сельскохозяйственного производства, не истощающего почвенные и водные ресурсы и не загрязняющего землю и продукты питания;

    - сохранение биологического разнообразия на планете.             

Литература

  1. Захаров Е.И., Качурин Н.М., Панферова И.В. Основы общей экологии:Учеб. пособие. - Тула: ТулГТУ, 2009.
  2. Стадницкий Г. В., Родионов А. И. Экология. - М.: Высш. шк., 2003.
  3. Реймерс Н. Ф. Охрана природы и окружающей человека Среды: Словарь-справочник . - М.:Просвещение, 2006.
  4. Материалы сайта http://www.zadachi.org.ru

referat911.ru

3.5 Искусственные экосистемы

Помимо естественных, природных экосистем, в результате антропогенной деятельности могут возникать искусственные экосистемы. В частности, к ним относятся агроценозы и урбосистемы. Общей характеристикой искусственных экосистем является их неустойчивость, сверх-открытость и выраженный экологический дисбаланс.

Сельскохозяйственные системы – агроценозы – неустойчивые системы, которые могут существовать только при поддержке человека.

В отличие от естественных природных экосистем агроценозы характеризует: незначительное видовое разнообразие, причем небольшое количество видов, имеет чрезвычайно высокую численность; короткие цепи питания; неполный круговорот веществ, при котором часть питательных элементов выносится с урожаем; внесение дополнительной энергии посредством мелиорации, использования удобрений и т.п.; искусственный отбор; отсутствие саморегуляции.

Урбосистемы – искусственные системы, возникшие в результате развития городов, характеризующиеся как неравновесные системы с ярко выраженным экологическим дисбалансом. Отсутствие естественного экологического баланса, ведущее к привлечению огромного количества вещества и энергии извне, вызывает необходимость для покрытия запросов таких систем дополнительной территории, превышающей собственно площадь городов в десятки и сотни раз.

Городские экосистемы являются постоянным источником прямого и косвенного постоянно растущего загрязнения окружающей среды.

Важнейшим отличием естественных природных и искусственных экосистем является количество образующихся отходов, которые не утилизируются естественным путем преобразования веществ в природе. Если в природных экосистемах величина не утилизируемых естественным путем отходов не превышает 1-2% от всей совокупности образующихся отходов, то в искусственных экосистемах (например, в урбоэкосистемах) количество таких отходов может составлять до 80 - 90% от всех образующихся отходов.

Экология на современном этапе развития имеет в своем арсенале достаточно обширную аксиоматику, которую можно применять при изучении закономерностей развития экосистем любого уровня. Некоторые, наиболее обобщающие постулаты, теории, правила и принципы заимствованы из других дисциплин и опираются на фундаментальные основы естествознания. Среди них есть законы и правила, важные для понимания строения, поведения экологических систем, закономерности их развития, взаимоотношения и взаимосвязей абиотических и биотических составляющих. Ниже приведен далеко не полный перечень основных экологических закономерностей, характеризующих процессы строения и функционирования сложных систем вообще и экосистем в частности (Табл.6).

Закономерности строения экосистем

Закон увеличения степени идеальности (Г. В. Лейбница)

Гармоничность отношений между частями системы историко-эволюционно возрастает.

Закон необходимого разнообразия

Система не может формироваться из абсолютно идентичных элементов

Закон избыточности системных элементов при минимуме числа вариантов организации:

Многие динамические системы стремятся к относительной избыточности основных своих составляющих при минимуме вариантов организации. Избыточность числа элементов нередко служит непременным условием существования системы, её качественно-количественной саморегуляции и стабилизации надежности, обеспечивает её квазиравновесное состояние.

Принцип перехода избыточности в самоограничение

Избыточность системных элементов может быть заменена повышением качества этих составляющих (индивидуальной надежности) или их агрегации, в том числе в функциональные надсистемы.

Правила конструктивной эмерджентности

Надежная система может быть сложена из ненадежных элементов или из подсистем, не способных к индивидуальному существованию. Иерархическое строение природных систем результат действия этой закономерности.

Закон экологической корреляции

В экосистеме, как и в любом другом целостном природно-системном образовании с участием живого, все входящие в неё виды живого и абиотические экологические компоненты функционально соответствуют друг другу.

Закономерности функционирования экосистем

Правило эквивалентности в развитии биосистем

(Л. фон Берталамфи)

Биосистемы способны достигнуть конечного (финального) состояния (фазы) развития вне зависимости от степени нарушения начальных условий своего развития. Это происходит лишь при сохранении минимума внешних и внутренних условий существования биосистемы.

Закон больших чисел

Совокупное действие большого числа случайных факторов приводит, при некоторых общих условиях, к результату, почти не зависящему от случая, т.е. имеющему системный характер.Мириады бактерий в почве создают особую, относительно стабильную микробиологическую среду, во многом определяющую функциональные качества почвы.

Принцип Ле Шателье - Брауна

При, внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, это равновесие смещается в направлении, при котором эффект внешнего воздействия уменьшается. Экосистемы обладают способностью к саморегуляции.

Закон физико-химического единства живого вещества. Закон развития системы за счет окружающей ее среды. Закон постоянства количества живого вещества

Любая система может развиваться только за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей ее среды; изолированное саморазвитие невозможно. Значительное увеличение числа каких-либо организмов за относительно короткий промежуток времени может происходить только за счет уменьшения числа других организмов. Эта закономерность распространяется и на число видов организмов.

Закон цепных реакций

Любое частное изменение в системе неизбежно приводит к развитию цепных реакций, идущих в сторону нейтрализации произведенного изменения или формирования новых взаимосвязей и новой системной иерархии. Поскольку взаимодействие между компонентами системы при их изменении, как правило, существенно нелинейно, то слабое изменение одного из параметров системы может вызвать сильные отклонения других параметров или привести к изменению всей системы в целом.

Закон оптимальности

Любая система функционирует с наибольшей эффективностью в некоторых характерных для нее пространственно-временных пределах.

Правило максимального «давления жизни».

Организмы размножаются с интенсивностью, обеспечивающей максимально возможное их число. Однако давление жизни ограничено емкостью среды, межвидовыми взаимоотношениями, взаимоприспособленностью различных групп организмов.

Закона усложнения системной организации (организмов) К.Ф. Рулье

Историческое развитие природных систем приводит к усложнению их организации путем нарастающей дифференциации функций и подсистем, выполняющих эти функции.

Закон вектора развития

Развитие однонаправлено. Нельзя прожить жизнь наоборот - от смерти к рождению, невозможно в том же направлении развернуть эволюцию планеты, жизни на ней.

Системогенетический закон

Природные системы в индивидуальном развитии повторяют в сокращенной и нередко в закономерно измененной и обобщенной форме эволюционный путь развития своей системной структуры. Каждая подсистема следует за своей системой, вернее, развитие надсистемы определяет многие ограничения в развитии входящих в нее подсистем.

Закон синхронизации и гармонизации системных составляющих

В системе как самоорганизующемся единстве индивидуальные характеристики подсистем согласованы между собой. Одно из важнейших следствий этого закона в том, что выпадение одного из звеньев системы меняет структуру и функции других, сопряженных с этим законом, или полностью изменяет целое.

Закон эколого-системной направленности эволюции

Любые эволюционные изменения в конечном итоге направлены экологическими факторами и системными особенностями развития эволюционизирующей совокупности, т. е. прогресс направляется как внешними, так и внутренними факторами.

Закон толерантности В. Шелфорда:

Лимитирующим фактором процветания организма (вида) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору.

Закон минимума Ю.Либиха

Выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей, т. е. жизненные возможности лимитируют экологические факторы, количество и качество которых близки к необходимому организму или экосистеме минимуму; дальнейшее их снижение ведёт к гибели организма или деструкции экосистемы.

Закон пирамиды энергий или закон (правило) 10% Р. Линдемана

С одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой, более высокий её уровень (по "лестнице": продуцент - консумент - редуцент) в среднем около 10 % поступившей на предыдущий уровень экологической пирамиды энергии.

Правило экосистемной надежности

Надежность экосистемы зависит от её энергетической эффективности в данных условиях среды и возможностей структурно-функциональной перестройки в ответ на изменение внешних воздействий

Существуют и другие более частные системные обобщения в экологии, касающиеся специфики пространственно-временной динамики экосистем, кризисных и катастрофических изменений, потенциальных возможностей восстановления, преобразования и прочих процессов их существования.

studfiles.net

Закономерности развития экосистем — реферат

Содержание

Содержание 2

Введение 3

Экологические системы 5

Основные  законы и принципы экологии 6

Закономерности  развития экосистем 11

Заключение 16

Литература 18

Введение

    Человечество (на достигнутом  уровне развития производительных сил) имеет реальные взаимосвязи с  частью природы, т.е. совокупностью  ресурсов и условий, представленных взаимодействующими между собой  лито-, гидро-, атмосферой, растительным и животным миром — географической средой и другими энергетическими  сферами, менее или более изученными. Область соприкосновения человека с элементами постепенно расширяется, охватывая космическое пространство, микромир, различные виды энергии, подземные  и морские глубины. Следовательно, расширяется и географическая среда  обитания человека. И пока существует человек, этот процесс будет беспредельным, как путь от незнания к знанию.

    Природа состоит из элементов, которые в  современной классификации подразделяются на природные условия и природные  ресурсы.

    Взаимодействия  человека с природой — проблема вечная и одновременно современная: человечество связано своим происхождением с природным окружением, существованием и будущим. Человек как элемент  природы является частью сложной  системы «природа — общество». За счет природы человечество удовлетворяет  многие свои потребности.

    Существование всех живых организмов на Земле неразрывно связано с окружающей средой. Растения и животные находятся не только в  тесной зависимости от неживой природы  и от других организмов, испытывая  их воздействие и приспосабливаясь к ним, но и, потребляя разнообразные  продукты окружающей среды, сами преобразуют  природу. Потребляемые вещества, необходимые  для жизни, называются биогенами. К  ним относятся химические вещества, абсолютно необходимые для существования  живых организмов и входящие в  их состав (молекулы кислорода, азота, углерода и т.д.), вещества, возникшие  в результате разложения остатков организмов, но еще не полностью минерализованные, вещества, образуемые растениями (например, лук, чеснок, хрен, так называемые фитонциды) и животными организмами и связанные с их жизнедеятельностью, а также вещества, которые оказывают стимулирующее действие на организмы (биогенные стимуляторы). К абиотическим компонентам окружающей среды, необходимым для существования живой природы, относятся атмосфера, почва, вода, солнечная энергия, воздействие радиации, электромагнитных и тепловых полей, т.е. такие условия воздействия окружающей среды, в которых живые организмы возникли и могут существовать.                   

Экологические системы

    К экологическим системам обычно относят  все живые системы вместе с  окружающей их средой, начиная от отдельной  популяции и кончая биосферой. Все  они являются открытыми системами, которые обмениваются с окружающей природной средой веществом, энергией или информацией. Наименьшей единицей экологии является совокупность организмов определенного вида, которые взаимодействуют  между собой внутри вида, а вид  как целостная система - с окружающей средой. Следовательно, ни молекулярный, ни клеточный, ни организменный уровни не рассматриваются в экологии, хотя и живая молекула, и клетка, и  тем более организм представляют собой открытые системы, которые  могут существовать благодаря взаимодействию со средой. Даже отдельные популяции  в чистом виде выделить трудно, поскольку  в естественной природе они объединяются в более обширные сообщества живых  систем и взаимодействуют также  с неживыми факторами среды.

    На  популяционном уровне различают  такие сообщества, или экологические  системы, как биоценозы и биогеоценозы, в которых сообщества живых организмов исследуются в тесной связи с  неорганическими условиями их существования, например, почвой, микроклиматом, гидрологией  местности и т. п. Еще более  крупным системным объединением в экологии считается биом, который  включает в свой состав живые системы  и неживые факторы на обширной территории, например, лиственные породы деревьев на среднерусской возвышенности. Наконец, биосфера охватывает, согласно В.И. Вернадскому, все живое, биокосное  и косное вещество на поверхности  нашей планеты. И хотя она в  известных пределах функционирует  автономно, но в конечном итоге может  существовать и развиваться только за счет энергии Солнца и потому является также открытой системой, которую в отличие от других систем называют экосферой.

Основные  законы и принципы экологии

    Способность человека мыслить помогает ему справляться  с действием обычных лимитирующих факторов, таких как пища и вода, хищники и паразиты, место обитания и конкуренция с другими видами. Человек поддерживает собственное  существование за счет эксплуатации водных, почвенных и энергетических ресурсов, тем самым влияя на планетарный  круговорот веществ — резко ускоряя  его. Возникший в процессе производственной деятельности новый обмен веществ  носит техногенный характер и  называется антропогенным обменом  веществ. Но биологический обмен  веществ между человеком и  природой остается постоянным условием жизни.

    Экологическое несовершенство состоит в том, что  коэффициент полезного использования  природных ресурсов очень низок, например, в отношении полезных ископаемых он составляет лишь 2—10 %. Ресурсы быстро истощаются, население Земли растет (в 1960 г. насчитывалось 3 млрд человек, в 1975 г. — 4 млрд, в 1987 г. — 5 млрд, в 1999 г. — 6 млрд, в 2010 г. — около 7 млрд человек). Вместе с тем гигантские отходы производства ухудшают среду обитания: они не разлагаются на исходные вещества, вновь поступающие в производство. В сложной иерархической организации  живой природы заложены огромные резервы саморегуляции, но чтобы  их вскрыть, требуется грамотное  вмешательство в процессы, протекающие  в биосфере. Всю производственную деятельность необходимо планировать  со строгим учетом возможных экологических  последствий.

    Проанализировав накопленные предшественниками  знания о фундаментальных законах  природы, современные ученые экологи  установили общие закономерности и  принципы взаимодействия человеческого  общества с природной средой, которые  в литературе часто именуются  законами экологии. Их значение состоит  в регламентации характера и  направленности человеческой деятельности в пределах экосистем различного уровня. Наибольшую известность благодаря  ярким формулировкам получили четыре закона-афоризма (закона-поговорки) американского ученого-эколога Б. Коммонера (1974):

    - «все связано со всем» — о всеобщей связи вещей и явлений в природе;

    - «все должно куда-то деваться» — закон сохранения;

    - «ничто не дается даром» — о цене развития;

    - «природа знает лучше» — о главном критерии эволюционного отбора.

    Из  закона «все связано  со всем» вытекает несколько следствий:

    - закон больших чисел: совокупное действие большого числа случайных факторов приводит к результату имеющему системный характер. Так, мириады бактерий в почве, воде и телах живых организмов создают особую, относительно стабильную микробиологическую среду, необходимую для нормального существования всего живого; случайное поведение большого числа молекул в некотором объеме газа обусловливает вполне определенные значения температуры и давления;

    - принцип Лe Шателъе (Брауна): при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, это равновесие смещается в направлении, при котором эффект внешнего воздействия уменьшается. На биологическом уровне данный принцип реализуется в виде способности экосистем к саморегуляции;

    - закон оптимальности: любая система функционирует с наибольшей эффективностью в некоторых характерных для нее пространственно-временных пределах.

    Из  закона «все должно куда-то деваться» вытекают по меньшей мере два постулата, имеющих практическое значение:

    - закон развития системы за счет окружающей ее среды: любая природная или общественная система может развиваться только за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей среды. Абсолютно изолированное саморазвитие невозможно;

    - закон неустранимости отходов или побочных воздействий производства: образующиеся в процессе производственной деятельности отходы неустранимы бесследно, они могут быть лишь переведены из одной формы в другую или перемещены в пространстве, а их действие — растянуто во времени. Таким образом, принципиально исключается возможность безотходного производства и потребления в современном обществе.

    Материя не исчезает, а лишь переходит из одной формы в другую, оказывая влияние на жизнь.

    Закон «ничто не дается даром» означает, что любое новое приобретение в эволюции экосистемы обязательно сопровождается утратой какой-то части прежнего достояния и возникновением новых, все более сложных проблем. К примеру, с появлением многоклеточных организмов (грибов, растений, животных) и выходом их на сушу во много раз увеличилось биоразнообразие планеты, началось освоение экологических ниш и формирование биосферы Земли. Но вместе с «многоклеточностью» к живым существам пришли старость и болезни, в том числе инфекции, злокачественные опухоли, паразитизм. Из этого закона вытекают три следствия:

    - закон необратимости эволюции (однонаправленности развития): большие системы эволюционируют только в одном направлении — от простого к сложному; инволюция, регресс могут относиться только к отдельным частям или некоторым периодам развития системы;

    - правило ускорения эволюции: с усложнением организации систем темпы эволюции возрастают. Это в равной степени относится к сменяемости видов в эволюции органического мира, к человеческой истории и к развитию техники;

    - следствие «не существует бесплатных ресурсов»: пространство, энергия, солнечный свет, вода, какими бы неисчерпаемыми они ни казались, неукоснительно оплачиваются любой расходующей их системой.

    Б. Коммонер писал: «...глобальная экосистема представляет собой единое целое, в  рамках которого ничего не может быть выиграно или потеряно и которое  не может являться объектом всеобщего  улучшения; все, что было извлечено  из нее человеческим трудом, должно быть возмещено. Платежа по этому  векселю нельзя избежать; он может  быть только отсрочен. Нынешний кризис окружающей среды говорит о том, что отсрочка очень затянулась».

    Закон «природа знает лучше» определяет прежде всего то, что может и что не должно иметь места в биосфере. Все в природе — от простых молекул до человека — прошло жесточайший конкурс на право существования. Сегодня планету населяет лишь одна тысячная часть испытанных эволюцией видов растений и животных. Главный критерий этого эволюционного отбора — вписанность в глобальный биотический круговорот, заполненность всех экологических ниш. У любого вещества, выработанного организмами, должен существовать разлагающий его фермент, и все продукты распада должны вновь вовлекаться в круговорот. С каждым биологическим видом, который нарушал этот закон, эволюция рано или поздно расставалась.

    Человеческая  индустриальная цивилизация грубо  разорвала замкнутость биотического круговорота в глобальном масштабе, что не может остаться безнаказанным. В этой критической ситуации должен быть найден компромисс, что под  силу только человеку, обладающему  разумом и готовностью к уступкам.

    К законам-афоризмам Коммонера современные  экологи добавили еще один —  закон «на всех не хватит» (закон ограниченности ресурсов). Очевидно, что масса питательных веществ для всех форм жизни на Земле конечна и ограниченна. Ее не хватает на вновь появляющихся в биосфере представителей органического мира, поэтому значительное увеличение численности и массы каких-либо организмов в глобальном масштабе может происходить только за счет уменьшения численности и массы других.

    На  противоречие между скоростью размножения  и ограниченностью ресурсов питания  применительно к народонаселению  планеты впервые в 1798 г. обратил  внимание английский экономист Т.Р. Мальтус, который именно этим пытался  обосновать неизбежность социальной конкуренции. В свою очередь Ч. Дарвин заимствовал  у Мальтуса понятие «борьба за существование» для объяснения механизма  естественного отбора в живой  природе.

    «На всех не хватит» — источник всех форм конкуренции, соперничества и  антагонизма в природе и, к  сожалению, в обществе. Классовая  борьба, расизм, межнациональные конфликты  не могут рассматриваться как  чисто социальные явления, поскольку  своими корнями они уходят во внутривидовую  конкуренцию, принимающую иногда гораздо  более жестокие формы, чем у животных. Существенное различие в том, что  в природе в результате конкурентной борьбы выживают лучшие, а в человеческом обществе — не всегда.        

referat911.ru

Закономерности развития экосистем — курсовая работа

В современной формулировке закон минимума звучит так: выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей. Однако, как выяснилось позже, лимитирующим может быть не только недостаток, но и избыток фактора, например, гибель урожая из-за дождей, перенасыщение почвы удобрениями и т.п. Понятие о том, что наравне с минимумом лимитирующим фактором может быть и максимум, ввел спустя 70 лет после Либиха американский зоолог В.Шелфорд, сформулировавший закон толерантности. Согласно закону толерантности лимитирующим фактором процветания популяции (организма) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, а диапазон между ними определяет величину выносливости (предел толерантности) или экологическую валентность организма к данному фактору

Благоприятный диапазон действия экологического фактора называется зоной оптимума (нормальной жизнедеятельности). Чем значительнее отклонение действия фактора от оптимума, тем больше данный фактор угнетает жизнедеятельность популяции. Этот диапазон называется зоной угнетения. Максимально и минимально переносимые значения фактора - это критические точки, за пределами которых существование организма или популяции уже невозможно.

В соответствии с законом  толерантности любой избыток  вещества или энергии оказывается  загрязняющим среду началом. Так, избыток  воды даже в засушливых районах вреден и вода может рассматриваться как обычный загрязнитель, хотя в оптимальных количествах она просто необходима. В частности, избыток воды препятствует нормальному почвообразованию в черноземной зоне.

Виды, для существования  которых необходимы строго определенные экологические условия, называют стенобиотными, а виды, приспосабливающиеся к экологической обстановке с широким диапазоном изменения параметров, - эврибиотными.

Среди законов, определяющих взаимодействие индивида или особи  с окружающей его средой, выделим правило соответствия условий среды генетической предопределенности организма. Оно утверждает, что вид организмов может существовать до тех пор и постольку, поскольку окружающая его природная среда соответствует генетическим возможностям приспособления этого вида к ее колебаниям и изменениям.

Абиотические  факторы среды обитания

Абиотические факторы - это свойства неживой природы, которые  прямо или косвенно влияют на живые  организмы. Начнем рассмотрение с климатических факторов внешней среды.

Температура является наиболее важным климатическим фактором. От нее зависит интенсивность обмена веществ организмов и их географическое распространение. Любой организм способен жить в пределах определенного диапазона температур. И хотя для разных видов организмов (эвритермных и стенотермных) эти интервалы различны, для большинства из них зона оптимальных температур, при которых жизненные функции осуществляются наиболее активно и эффективно, сравнительно невелика. Диапазон температур, в которых может существовать жизнь, составляет примерно 300 С : от -200 до +100 С. Но большинство видов и большая часть активности приурочены к еще более узкому диапазону температур. Определенные организмы, особенно в стадии покоя, могут существовать, по крайней мере некоторое время, при очень низких температурах. Отдельные виды микроорганизмов, главным образом бактерии и водоросли, способны жить и размножаться при температурах, близких к точке кипения. Верхний предел для бактерий горячих источников составляет 88 С, для сине-зеленых водорослей - 80 С, а для самых устойчивых рыб и насекомых - около 50 С. Как правило, верхние предельные значения фактора оказываются более критическими, чем нижние, хотя многие организмы вблизи верхних пределов диапазона толерантности функционируют более эффективно.

У водных животных диапазон толерантности к температуре  обычно более узок по сравнению с  наземными животными, так как  диапазон колебаний температуры  в воде меньше, чем на суше.

Таким образом, температура  является важным и очень часто лимитирующим фактором. Температурные ритмы в значительной степени контролируют сезонную и суточную активность растений и животных.

Количество  осадков и влажность - основные величины, измеряемые при изучении этого фактора. Количество осадков зависит в основном от путей и характера больших перемещений воздушных масс. Например, ветры, дующие с океана, оставляют большую часть влаги на обращенных к океану склонах, в результате чего за горами остается "дождевая тень", способствующая формированию пустыни. Двигаясь в глубь суши, воздух аккумулирует некоторое количество влаги, и количество осадков опять увеличивается. Пустыни, как правило, расположены за высокими горными хребтами или вдоль тех берегов, где ветры дуют из обширных внутренних сухих районов, а не с океана, например, пустыня Нами в Юго-Западной Африке. Распределение осадков по временам года - крайне важный лимитирующий фактор для организмов.

Влажность - параметр, характеризующий содержание водяного пара в воздухе. Абсолютной влажностью называют количество водяного пара в единице объема воздуха. В связи с зависимостью количества пара, удерживаемого воздухом, от температуры и давления, введено понятие относительной влажности - это отношение пара, содержащегося в воздухе, к насыщающему пару при данных температуре и давлении. Так как в природе существуют суточный ритм влажности - повышение ночью и снижение днем, и колебание ее по вертикали и горизонтали, этот фактор наряду со светом и температурой играет важную роль в регулировании активности организмов. Доступный живым организмам запас поверхностной воды зависит от количества осадков в данном районе, но эти величины не всегда совпадают. Так, пользуясь подземными источниками, куда вода поступает из других районов, животные и растения могут получать больше воды, чем от поступления ее с осадками. И наоборот, дождевая вода иногда сразу же становится недоступной для организмов.

Излучение Солнца представляет собой электромагнитные волны различной длины. Оно совершенно необходимо живой природе, так как является основным внешним источником энергии. Надо иметь в виду то, что спектр электромагнитного излучения Солнца весьма широк  и его частотные диапазоны различным образом воздействуют на живое вещество.

Для живого вещества важны  качественные признаки света - длина  волны, интенсивность и продолжительность воздействия.

Ионизирующее излучение выбивает электроны из атомов и присоединяет их к другим атомам с образованием пар положительных и отрицательных ионов. Его источником служат радиоактивные вещества, содержащиеся в горных породах, кроме того, оно поступает из космоса.

Разные виды живых  организмов сильно отличаются по своим  способностям выдерживать большие  дозы радиационного облучения. Как  показывают данные большей части  исследований, наиболее чувствительны  к облучению быстро делящиеся клетки.

У высших растений чувствительность к ионизирующему излучению прямо  пропорциональна размеру клеточного ядра, а точнее объему хромосом или  содержанию ДНК.

Газовый состав атмосферы также является важным климатическим фактором. Примерно 3-3,5 млрд лет назад атмосфера содержала азот, аммиак, водород, метан и водяной пар, а свободный ки-слород в ней отсутствовал. Состав атмосферы в значительной степени определялся вулканическими газами. Из-за отсутствия кислорода не существовало озонового экрана, задерживающего ультрафиолетовое излучение Солнца. С течением времени за счет абиотических процессов в атмосфере планеты стал накапливаться кислород, началось формирование озонового слоя.

Ветер способен даже изменять внешний вид растений, особенно в тех местообитаниях, например в альпийских зонах, где лимитирующее воздействие оказывают другие факторы. Экспериментально показано, что в открытых горных местообитаниях ветер лимитирует рост растений: когда построили стену, защищавшую растения от ветра, высота растений увеличилась. Большое значение имеют бури, хотя их действие сугубо локально. Ураганы и обычные ветры способны переносить животных и растения на большие расстояния и тем самым изменять состав сообществ.

Атмосферное давление, по-видимому, не является лимитирующим фактором непосредственного действия, однако оно имеет прямое отношение к погоде и климату, которые оказывают непосредственное лимитирующее воздействие.

Рассмотрим далее факторы водной среды.

Водные условия создают своеобразную среду обитания организмов, отличающуюся от наземной прежде всего плотностью и вязкостью. Плотность воды примерно в 800 раз, а вязкость примерно в 55 раз выше, чем у воздуха. Вместе с плотностью и вязкостью важнейшими физико-химическими свойствами водной среды являются: температурная стратификация, то есть изменение температуры по глубине водного объекта и периодические изменения температуры во времени, а также прозрачность воды, определяющая световой режим под ее поверхностью: от прозрачности зависит фотосинтез зеленых и пурпурных водорослей, фитопланктона, высших растений.

Как и в атмосфере, важную роль играет газовый состав водной среды. В водных местообитаниях количество кислорода, углекислого газа и других газов, растворенных в воде и потому доступных организмам, сильно варьируется во времени. В водоемах с высоким содержанием органических веществ кислород является лимитирующим фактором первостепенной важности.

Кислотность - концентрация водородных ионов (рН) - тесно связана с карбонатной системой. Значение рН изменяется в диапазоне от 0  рН до 14: при рН=7 среда нейтральная, при рН<7 - кислая, при рН>7 - щелочная. Если кислотность не приближается к крайним значениям, то сообщества способны компенсировать изменения этого фактора - толерантность сообщества к диапазону рН весьма значительна. В водах с низким рН содержится мало биогенных элементов, поэтому продуктивность здесь крайне мала.

Соленость - содержание карбонатов, сульфатов, хлоридов и т.д. - является еще одним значимым абиотическим фактором в водных объектах. В пресных водах солей мало, из них около 80 % приходится на карбонаты. Содержание минеральных веществ в мировом океане составляет в среднем 35 г/л. Организмы открытого океана обычно стеногалинны, тогда как организмы прибрежных солоноватых вод в общем эвригалинны. Концентрация солей в жидкостях тела и тканях большинства морских организмов изотонична концентрации солей в морской воде, так что здесь не возникает проблем с осморегуляцией.

Течение не только сильно влияет на концентрацию газов и питательных веществ, но и прямо действует как лимитирующий фактор. Многие речные растения и животные морфологически и физиологически особым образом приспособлены к сохранению своего положения в потоке: у них есть вполне определенные пределы толерантности к фактору течения.

Гидростатическое давление в океане имеет большое значение. С погружением в воду на 10 м давление возрастает на 1 атм (105 Па) . В самой глубокой части океана давление достигает 1000 атм (108 Па) . Многие животные способны переносить резкие колебания давления, особенно, если у них в теле нет свободного воздуха. В противном случае возможно развитие газовой эмболии. Высокие давления, характерные для больших глубин, как правило, угнетают процессы жизнедеятельности.

Почвой называют слой вещества, лежащий поверх горных пород земной коры. Русский ученый - естествоиспытатель Василий Васильевич Докучаев в 1870 году первым рассмотрел почву как динамическую, а не инертную среду. Он доказал, что почва постоянно изменяется и развивается, а в ее активной зоне идут химические, физические и биологические процессы. Почва формируется в результате сложного взаимодействия климата, растений, животных и микроорганизмов. В состав почвы входят четыре основных структурных компонента: минеральная основа (обычно 50-60 % общего состава почвы), органическое вещество (до 10 %), воздух (15-25 %) и вода (25-30 %).

Минеральный скелет почвы - это неорганический компонент, который образовался из материнской породы в результате ее выветривания.

Органическое вещество почвы образуется при разложении мертвых организмов, их частей и экскрементов. Не полностью разложившиеся органические остатки называются подстилкой, а конечный продукт разложения - аморфное вещество, в котором уже невозможно распознать первоначальный материал, - называется гумусом. Благодаря своим физическим и химическим свойствам гумус улучшает структуру почвы и ее аэрацию, а также повышает способность удерживать воду и питательные вещества.

В почве обитает множество  видов растительных и животных организмов, влияющих на ее физико-химические характеристики: бактерии, водоросли, грибы или простейшие одноклеточные, черви и членистоногие. Биомасса их в различных почвах равна (кг/га): бактерий 1000-7000, микроскопических грибов - 100-1000, водорослей 100-300, членистоногих - 1000, червей 350-1000.

Главным топографическим фактором является высота над уровнем моря. С высотой снижаются средние температуры, увеличивается суточный перепад температур, возрастают количество осадков, скорость ветра и интенсивность радиации, понижаются атмосферное давление и концентрации газов. Все эти факторы влияют на растения и животных, обуславливая вертикальную зональность.

Горные цепи могут служить климатическими барьерами. Горы служат также барьерами для распространения и миграции организмов и могут играть роль лимитирующего фактора в процессах видообразования.

Еще один топографический  фактор - экспозиция склона. В северном полушарии склоны, обращенные на юг, получают больше солнечного света, поэтому интенсивность света и температура здесь выше, чем на дне долин и на склонах северной экспозиции. В южном полушарии имеет место обратная ситуация.

Важным фактором рельефа  является также крутизна склона. Для крутых склонов характерны быстрый дренаж и смывание почв, поэтому здесь почвы маломощные и более сухие.

Для абиотических условий  справедливы все рассмотренные  законы воздействия экологических  факторов на живые организмы. Знание этих законов позволяет ответить на вопрос: почему в разных регионах планеты сформировались разные экосистемы? Основная причина - своеобразие абиотических условий каждого региона.

Биотические отношения и роль видов в экосистеме

Ареалы распространения и численность организмов каждого вида ограничиваются не только условиями внешней неживой среды, но и их отношениями с организмами других видов. Непосредственное живое окружение организма составляет его биотическую среду, а факторы этой среды называются биотическими. Представители каждого вида способны существовать в таком окружении, где связи с другими организмами обеспечивают им нормальные условия жизни.

yaneuch.ru


Смотрите также