3. Funcționarea ecosistemului
Energia în ecosisteme.
Ecosistemul - o colecție de organisme vii, care schimbă în mod continuu energia, materia și informația între ele și cu mediul. Să analizăm mai întâi procesul de schimb de energie.
Energia este definită ca capacitatea de a produce muncă. Proprietățile energiei sunt descrise de legile termodinamicii.
Prima lege (începutul) termodinamicii sau legea conservării energiei afirmă că energia poate trece de la o formă la alta, dar nu dispare și nu este creată din nou.
A doua lege (începutul) termodinamicii sau legea entropiei afirmă că entropia poate crește doar într-un sistem închis. În ceea ce privește energia din ecosisteme, următoarea formulă este convenabilă: procesele asociate transformărilor de energie pot apărea spontan numai cu condiția ca energia să treacă de la forma concentrată la cea împrăștiată, adică se degradează. O măsură a cantității de energie care devine inaccesibil de utilizat sau măsura schimbării în ordinea în care se produce degradarea energiei este entropia. Cu cât ordinea sistemului este mai mare, cu atât este mai puțin entropia sa.
Astfel, orice sistem viu, inclusiv ecosistemul, își susține mijloacele de trai datorită, în primul rând, prezenței în mediu în exces a energiei libere (energia Soarelui); în al doilea rând, abilitatea de a surprinde și de a concentra această energie prin aranjarea componentelor componente ale acesteia și de ao folosi pentru a se disipa în mediul înconjurător.
Astfel, în primul rând, captarea și apoi concentrarea energiei cu tranziția de la un nivel trofic la altul asigură o creștere a ordonării, a organizării unui sistem viu, adică o scădere a entropiei sale.
Energia și productivitatea ecosistemelor
Deci, viața în ecosistem este menținută datorită trecerii continue prin materia vie a energiei transmise de la un nivel trofic la altul; în timp ce există o transformare constantă a energiei de la o formă la alta. În plus, în timpul conversiilor energetice, o parte din acesta se pierde sub formă de căldură.
Apoi se pune întrebarea: în ce proporții cantitative proporțiile ar trebui să fie între ele membre ale comunității de niveluri trofice diferite în ecosistem, pentru a-și asigura nevoile energetice?
Toată energia stocată în masa concentrată a materiei organice - biomasa, astfel încât intensitatea formării și distrugerii materiei organice în fiecare nivel este determinată de trecerea energiei prin ecosistemul (biomasa poate fi întotdeauna exprimată în unități de energie).
Rata formării materiei organice se numește productivitate. Distingeți între productivitatea primară și secundară.
În orice ecosistem se formează biomasă și distrugerea acesteia, iar aceste procese sunt determinate în întregime de viața nivelului trofic inferior - producătorii. Toate celelalte organisme consumă doar substanța organică deja creată de plante și, prin urmare, productivitatea generală a ecosistemului nu depinde de ele.
Ratele ridicate ale producției de biomasă sunt observate în ecosistemele naturale și artificiale în care factorii abiotici sunt favorabili și în special atunci când se furnizează energie suplimentară din exterior, ceea ce reduce costurile proprii ale sistemului de menținere a activității vitale. O astfel de energie suplimentară poate veni în diferite forme: de exemplu, într-un câmp cultivat - sub forma energiei combustibililor fosili și a muncii făcute de o persoană sau de un animal.
Astfel, pentru a asigura energia tuturor indivizilor comunității de organisme vii ale ecosistemului, este necesar un anumit raport cantitativ între producători, consumatori de diferite ordine, detritofagi și descompuși. Cu toate acestea, pentru viața oricărui organism și, prin urmare, a sistemului în ansamblu, numai energia nu este suficientă, trebuie să primească neapărat diferite componente minerale, oligoelemente, substanțe organice necesare pentru a construi molecule de materie vie.
Cerc de elemente în ecosistem
De unde au provenit componentele necesare pentru construirea organismului din substanța vie? Acestea sunt furnizate lanțului alimentar de către toți aceiași producători. mineralele anorganice și apa sunt îndepărtate din sol, CO2 - din aer și a glucozei formate în timpul fotosintezei folosind nutrienti construi molecule mai complexe organice - hidrați de carbon, proteine, lipide, acizi nucleici, vitamine, etc.
Elementele necesare erau accesibile organismelor vii, ar trebui să fie disponibile tot timpul.
În această relație se realizează legea conservării materiei. Este convenabil să se formuleze după cum urmează: atomii în reacțiile chimice nu dispar niciodată, nu se formează și nu se transformă unul în celălalt; ele se regrupează doar cu formarea diferitelor molecule și compuși (în același timp, energia este absorbită sau eliberată). Din acest motiv, atomii pot fi utilizați într-o varietate de compuși și aprovizionarea lor nu este niciodată epuizată. Așa se întâmplă în ecosistemele naturale sub forma ciclurilor elementelor. În acest caz, se disting două cicluri: mari (geologice) și mici (biotice).
Ciclul de apă este una dintre cele mai mari procese de pe suprafața globului. El joacă un rol major în corelarea ciclurilor geologice și biotice. În apa biosferă care trece continuu de la o stare la alta, face cicluri mici și mari. Evaporarea apei din suprafața oceanului, condensarea vaporilor de apă din atmosferă și precipitații la suprafața oceanului, pentru a forma un cerc mic. În cazul în care vaporii de apă se realizează de către curenții de aer în țara, ciclul devine mult mai dificil. În acest caz, o parte din precipitații se evaporă și se duce înapoi în atmosferă, celălalt - feed-uri și fluxuri de râuri, dar în cele din urmă se întoarce la al doilea tur râu oceanului și a apelor subterane, completând astfel cercul mare. O proprietate importantă a ciclului apei este că acesta interacționează cu litosfera, atmosfera si materia vie, se leagă împreună toate părțile hidrosfera: ocean, râuri, de umiditate a solului, a apelor subterane și de umiditate atmosferică. Apa este cea mai importantă componentă a tuturor lucrurilor vii. Apa freatică pătrunde prin materialul într-o plantă transpirației, aduce sărurile minerale necesare pentru viața plantelor înseși.
Rezumând legile funcționării ecosistemelor, vom formula din nou principalele lor prevederi:
1) ecosistemele naturale există în detrimentul energiei solare libere care nu poluează, a cărei cantitate este excesivă și relativ constantă;
2) transferul de energie și materie prin intermediul comunității de organisme vii din ecosistem are loc prin intermediul lanțului alimentar; toate tipurile de elemente vii din ecosistem sunt împărțite în funcție de funcțiile pe care le exercită în acest lanț asupra producătorilor, consumatorilor, detritofagilor și descompunătorilor - aceasta este structura biotică a comunității; raportul cantitativ al numărului de organisme vii dintre nivelurile trofice reflectă structura trofică a comunității, care determină rata de trecere a energiei și materiei prin comunitate, adică productivitatea ecosistemului;
3) ecosistemele naturale, datorită structurii lor biotice, să mențină pe o perioadă nedeterminată o stare stabilă, fără a suferi de epuizarea resurselor și de poluare prin deșeurile proprii; Achiziționarea de resurse și eliminarea deșeurilor au loc în cadrul ciclului tuturor elementelor. 1
4. Impactul uman asupra ecosistemului.
Impactul uman asupra mediului natural înconjurător poate fi luat în considerare în diferite aspecte, în funcție de scopul studierii acestei probleme. Din punctul de vedere al ecologiei, este interesant să se ia în considerare impactul uman asupra sistemelor ecologice din punctul de vedere al conformității sau al contradicției acțiunilor umane cu legile obiective ale funcționării ecosistemelor naturale. Bazându-se pe viziunea biosferei ca ecosistem global, diversitatea activităților umane din biosferă conduce la schimbări: compoziția biosferei, ciclurile și echilibrul constituenților săi; echilibrul energetic al biosferei; biota. Direcția și gradul acestor schimbări sunt de așa natură încât persoana însuși le dă numele unei crize ecologice. Actuala criză de mediu se caracterizează prin următoarele manifestări:
- schimbări treptate în climatul planetei datorită schimbărilor în balanța gazelor din atmosferă;
- generale și locale (pe stâlpi, secțiuni separate de pământ), distrugerea ecranului de ozon al biosferei;
- poluarea Oceanului Mondial cu metale grele, compuși organici complexi, produse petroliere, substanțe radioactive, saturarea apei cu dioxid de carbon;
- întreruperea legăturilor ecologice naturale dintre ocean și pământ, ca urmare a construcției de diguri pe râuri, care conduc la o schimbare a scurgerilor solide, a rutelor de reproducere etc .;
- poluarea atmosferei cu formarea de precipitații acide, substanțe foarte toxice ca rezultat al reacțiilor chimice și fotochimice;
- poluarea apelor terestre, inclusiv fluviale, care servesc la aprovizionarea cu apă potabilă, substanțe puternic toxice, inclusiv dioxine, metale grele, fenoli;
- degradarea stratului de sol, reducerea suprafeței terenurilor fertile adecvate pentru agricultură;
- contaminarea radioactivă a anumitor teritorii în legătură cu eliminarea deșeurilor radioactive, a accidentelor tehnologice etc .;
- acumularea de deșeuri menajere și deșeuri industriale pe suprafața terenului, în special materiale plastice care nu se descompun practic;
- Reducerea suprafețelor din pădurile tropicale și nordice, ceea ce duce la o dezechilibru a gazelor atmosferice, inclusiv o reducere a concentrației de oxigen în atmosfera planetei;
- contaminarea spațiului subteran, inclusiv a apelor subterane, ceea ce le face improprii pentru alimentarea cu apă și amenință viața puțin studiată în litosferă;
- masă și rapidă, dispariția avalanșelor speciilor de materie vie;
- deteriorarea mediului de viață în zonele populate, în special teritoriile urbanizate;
- epuizarea generală și lipsa resurselor naturale pentru dezvoltarea umană;
- schimbarea dimensiunii, rolul energetic și biogeochimic al organismelor, reorganizarea lanțului alimentar, reproducerea în masă a speciilor individuale de organisme;
- încălcarea ierarhiei ecosistemelor, creșterea monotoniei sistemice pe planetă. 1
concluzie
Atunci când în mijlocul anilor șaizeci ai secolului XX, problemele de mediu a devenit centrul atenției lumii, a apărut întrebarea: cât de mult timp este lăsat pentru omenire? Când va începe să secerce fructele disprețului față de mediul său? Oamenii de știință au calculat: în 30-35 de ani. De data asta a venit. Am asistat la o criză globală de mediu provocată de activitățile umane. Cu toate acestea, în ultimii treizeci de ani, nu au fost în zadar: a creat o bază științifică solidă de înțelegere a mediului, format prin organele de conducere la toate nivelurile, a organizat numeroase grupuri publice de mediu, a adoptat legi și regulamente utile, realizat unele acord internațional.
Cu toate acestea, consecințele sunt în mare parte eliminate, nu motivele pentru situație. De exemplu, oamenii folosesc toate noile mijloace de combatere a poluării pe vehicule și să încerce să extragă mai mult petrol în loc să fie pus în discuție necesitatea de a satisface cererea excesivă. Omenirea caută cu disperare să salveze de la dispariție a mai multor specii, nu acordând o atenție la propria lor explozie a populației ecosistemelor naturale rase.
Concluzia principală a materialului examinat este absolut clară: sistemele care contravin principiilor și legilor naturale sunt instabile. Încercările de a le păstra devin din ce în ce mai scumpe și mai complexe și, în orice caz, sortite eșecului.
Pentru a lua decizii pe termen lung, este necesar să se acorde atenție principiilor care determină dezvoltarea durabilă, și anume:
stabilizarea populației;
trecerea la un stil de viață cu mai multă energie și resurse;
dezvoltarea surselor de energie ecologice;
crearea tehnologiilor industriale cu consum redus;
crearea unei producții agricole echilibrate care să nu diminueze solul și resursele de apă și să nu polueze terenurile și produsele alimentare;
conservarea diversității biologice pe planetă.
Referințe
Odum Yu Ecologie: În 2 volume - M. Mir, 1986.
Stadnitsky GV Rodionov AI Ecologie. M. Învățământul superior. săpt. 1988. - 272 p.
2 Odum Y. Ecologie: în 2 tone - M. Mir, 1986, p.34-39
1 Odum Y. Ecologie: în 2 tone - M. Mir, 1986, p.45-49
Arta similara:
Ecosisteme (6)
deseori nu deranjează echilibrul ecosistemului. 1.1 Ecosistemele și principiile funcționării lor. și combustibil. Agroecosistemele (ecosisteme agricole, agrocenoză) sunt ecosisteme artificiale. care rezultă din activitățile agricole.
Ecosisteme (3)
transformarea și distrugerea stabilesc un echilibru relativ, iar ecosistemul rămâne stabil. Stabilitatea este o proprietate. abiotice și biotice în ecosistemele naturale este aproape imposibil, prin urmare, în realitate.
Ecosisteme (5)
Teste de lucru >> Ecologie
1.1 Concepte de bază ale ecosistemelor Ecosistemul - informația se dezvoltă în sine. erbacee, pădure); ecosisteme acvatice - ecosisteme de bază. existente în mediul acvatic. helminții - sunt ecosisteme. Conceptul de ecosistem. astfel, este aplicabil.
Ecosisteme (4)
Teste de lucru >> Ecologie
conferindu-i un caracter ecologic. 1 Conceptul ecosistemului Ecosistemul este o comunitate de organisme ale biocenozelor și care le înconjoară. la nivel de populație, comunitate și ecosistem. Conceptul de ecosistem este absent în legislația actuală. Specialiștii.
Ecosistem (4)
Teste de lucru >> Ecologie
organizat, subordonat legilor. Un ecosistem este un set de producători, consumatori. un ecosistem global unic - biosfera. Organismele din ecosistem sunt legate de comunitate. separate de alte ecosisteme. Fiecare ecosistem terestru are un abiotic.