Прогноз изменения экологических систем под влиянием природных и антропогенных факторов

Введение

В середине XX века проблемы охраны окружающей среды и природных ресурсов обратили внимание мирового сообщества. Появились первые научно-аналитические труды, которые пробудили в обществе осознание негативных экологических последствий экономического развития.

Зародившись на почве полемики между сторонниками двух концепций развития земной цивилизации – технологической и б

иосферной, идея сбалансированного развития подвела человечество к ревизии основ его функционирования, выдвинув на первый план проблему перехода к иным формам общественной организации, которые обеспечили бы, прежде всего, его самосохранение.

Термин "экосистема" впервые был предложен английским геоботаником А. Тэнсли в 1935 году, хотя возник значительно раньше, как идея единства организмов и среды; человека и природы.

Экосистема — основная функциональная единица экологии, включающая живые организмы (биотические сообщества) и абиотическую среду, причем, каждая из этих частей влияет на другую и обе необходимы для поддержания жизни в том виде, в котором она существует на Земле.

Экосистема — понятие довольно широкое и главное в нем то, что оно подразумевает обязательное наличие взаимоотношений, взаимозависимости и причинно-следственных связей между отдельными компонентами, рассматриваемыми как стабильное целое. Другими словами, внутри каждой такой системы происходит взаимообмен не только между организмами, но и между органическими и неорганическими компонентами. Размеры экосистем могут быть очень различными по размеру: (например, лужа такая же экосистема, как несколько гектаров леса). Самая хрупкая экосистема — биосфера, включающая постоянно взаимосвязанные все живые организмы Земли, земную кору, почву, океан и атмосферу. В результате эта система, получающая энергию от Солнца и переизлучающая ее в Космос, поддерживается в состоянии равновесия. Любая экосистема обособлена в пространстве, хотя и не имеет четких границ. Соседние экосистемы накладываются друг на друга, создавая зоны перехода (берег моря или озера, опушка леса и т. д.). Между двумя соседними экосистемами существуют связи и обмен, которые всегда уступают связям ям и обмену наблюдающимися между компонентами одной экосистемы.

Все компоненты экосистемы связаны обменом веществ и энергии, саморазвиваются и саморегулируются, но следует иметь ввиду, что экосистемой может быть только среда, где существует стабильность и четко функционирует внутренний кругооборот веществ. Различают микроэкосистемы (болотце, дерево, пенек с грибами), мезоэкосистемы (участок леса, озеро) и макроэкосистемы (континент, океан). Часто экосистему отожествляют с биогеоценозом.

Рис. 1. Схема строения биогеоценоза

Биогеоценоз — территориально или пространственно обособленная целостная элементарная единица биосферы, все компоненты которой тесно связаны друг с другом. Основное отличие экосистемы от биогеоценоза заключается в том, что последний имеет строго ограниченный объем, а экосистема может охватывать пространство любой протяженности. Таким образом, биогеоценоз — это совокупность, на известном протяжении, земной поверхности однородных природных явлений: атмосферы, горной породы, растительности, животного мира, микроорганизмов, почвы и т. д.

Компоненты биогеоценоза: биотоп и биоценоз (рис.1). Биотоп — однородное по адиатическим факторам среды пространство, занятое биоценозом, т. е. место жизни вида, организма.

Биоценоз — общность организмов, которые живут в пределах одного биотопа (суши, воды, грунта и т. д.).

Понятие "биоценоз" чисто условное, так как вне среды обитания организмы жить не смогут, но введено оно для удобства исследования экологических процессов.

Экосистемы характеризуются:

— видовым, популяционным составом и количественным соотношением видовых популяций;

— распределением отдельных элементов в пространстве;

— совокупностью связей, и, в первую очередь, — цепей питания.

Сукцессиями (лат. successio — последовательность) называют процессы последовательной смены биоценозов, протекающих под влиянием разных факторов.

Объясним это на примерах. Когда озеро наполняется илом, оно постепенно превращается из глубокого в мелкое, затем — в болото, после чего в зеленый луг, на котором в дальнейшем вырастают кустарники и деревья.

Если в лесу находится заброшенное ржаное поле, то на нем возникают, сменяя друг друга, следующие биоценозы: однолетние сорняки и травы, кустарники, разрозненные деревья, лес.

Если в горах произошел оползень, то на обнаженной поверхности скалы сначала появляются лишайники, их сменяет моховый покров, затем вселяются травы и образуются луга, последние постепенно зарастают кустарником, наконец — появляются деревья и возникает лес, являющийся завершающим, конечным биоценозом.

Сукцессии наблюдаются также после уничтожения ранее существовавших биоценозов пожаром, наводнением, обвалом, распашкой, вырубкой леса и т. п. Во всех случаях замена одного временного биоценоза другим происходит в результате последовательного изменения внешних условий, с которыми взаимодействуют организмы.

Как правило, сукцессии характеризуются прогрессивными процессами: развивается почва, растительный покров, возрастает производительность биоценоза — синтез органического вещества на единицу площади. Смена биоценозов сопровождается увеличением их видового разнообразия: начальные биоценозы обычно включают небольшие и недолговечные растения, а в ходе сукцессии возникают биоценозы с более крупными и долгоживущими растениями. Конечные биоценозы потенциально могут сравнительно долго существовать без значительных изменений. Биоценоз, завершающий сукцессию, называется климаксом (от греческого klimax — лестница).

Чтобы биоценоз был стабильным, необходимо равновесие между рождаемостью и смертностью, потреблением и освобождением вещества и энергии. Такая константность системы, основанная на соответствии прихода — расхода, при наличии постоянного самообновления, получила название — динамичного равновесия или устойчивого состояния. Простейший пример — пруд, расположенный по руслу небольшой речки: вода в нем постоянно обновляется, но он сохраняет свои форму, площадь, глубину, комплекс растительных и животных организмов. Динамичное равновесие присуще всем уровням организации животных систем — от клетки до биоценозов и экосистем. Неблагоприятные внешние влияния могут нарушить это равновесие, что повлечет за собой перестройку или гибель всей системы.

Важное значение в экологии имеет понятие — трофических или пищевых цепей, благодаря которым осуществляется связь, а также обмен энергией и веществом между организмами в экосистеме. Пищевая цепь — перенос энергии пищи от ее источника (растений) через ряд организмов к другим организмам, путем поедания одних другими. При каждом очередном переносе — 80—90% потенциальной энергии теряется с отходами и переходит в тепло, что сводит возможное число этапов или „звеньев" цепи до четырех—пяти. Пищевые цепи тесно переплетены между собой, образуя пищевые сети. В экосистеме организмы, получающие свою пищу от растений через одинаковое число этапов, считаются принадлежащими к одному трофическому уровню. Так, зеленые растения занимают первый трофический уровень (продуценты), травоядные — второй (первичные консументы), хищники, поедающие травоядных — третий (вторичные консументы), а вторичные хищники — четвертый (третинные консументы). [1, с.12-13]

 Скачать реферат