Екосистеми 2

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Зміст
Введення
1 Кругообіг найважливіших хімічних елементів в природі
1.1 Кругообіг води.
1.2. Кругообіг вуглецю.
1.3. Кругообіг азоту
1.4. Кругообіг сірки.
1.5. Кругообіг фосфору
2 Екологічні фактора і їх опис.
2.1. Навколишнє середовище і класифікація екологічних факторів.
3 Екологічна роль основних абіотичних факторів
3.1. Сонячне випромінювання
3.2. Температура.
3.3.Влажность.
3.4. Повітряно-газовий режим
4 Основні закони дії абіотичних факторів
4.1. Поняття про оптимум
4.2. Поняття про толерантність
4.3. Закон Лібіха, або «закон мінімуму», або закон обмежуючого чинника
4.5. Правило попереджання В.В. Альохіна
4.6. Принцип стаціальной вірності Г.Я. Бей-Бієнко
4.7. Правило зональної зміни ярусів М.С. Гілярова
5 Екологічне значення абіотичних факторів
6 Адаптація живих організмів до умов навколишнього середовища.
7 Біотичні фактори та їх опис.
8 Біосфера
8.1. Біосфера: функції живої речовини.
8.2. Біосфера: глобальний біогеохімічний кругообіг речовин, потоки енергії.
8.3. Біосфера: захисні екрани
8.4. Біосфера: біологічна різноманітність.
8.5. Біосфера: механізми стійкості.
8.6. Біосфера: небезпека збіднення біологічного розмаїття видів і екосистем
8.7. Біосфера: як людина може зберегти біологічну різноманітність
9. Стійкість природного середовища (екосистем) в Росії.
Висновок.
Список літератури
Додаток 1
Додаток 2


Введення

Людина завжди використовувала навколишнє середовище в основному як джерело ресурсів, однак протягом дуже тривалого часу його діяльність не робила помітного впливу на біосферу. Лише наприкінці минулого сторіччя зміни біосфери під впливом господарської діяльності звернули на себе увагу вчених. У першій половині нинішнього століття ці зміни наростали і у даний час лавиною обрушилися на людську цивілізацію. Прагнучи до покращення умов свого життя, людина постійно нарощує темпи матеріального виробництва, не замислюючись про наслідки. При такому підході більша частина взятих від природи ресурсів повертається їй у вигляді відходів, часто отруйних або непридатних для утилізації. Це створює загрозу існуванню біосфери, і самої людини.
Метою даної роботи є аналіз теми екосистеми в екології, а саме: дослідження найважливіших хімічних елементів в природі і їх кругообіг, ознайомлення з факторами навколишнього середовища та з основними законами екології.
Головним завданням створення даної роботи я вважаю, ознайомлення з поняттям екосистем в екології, факторами, що впливають на них і проблемами їх взаємозв'язку з людиною. Актуальність моєї роботи я бачу в тому, що саме зараз необхідно замислитися про правильне використання природи людиною, про те, що і як може вплинути на її подальший стан і розвиток, адже саме від природи і залежить життя людей на всій планеті.

1. Кругообіг найважливіших хімічних елементів в природі.

Кожна тварина або рослина є ланкою в ланцюгах харчування своєї екосистеми, обмінюється речовинами з неживою природою, а отже - включено в кругообіг речовин біосфери. Хімічні елементи у складі різних з'єднань циркулюють між живими організмами, атмосферою і грунтом, гідросферою й літосферою. Почавшись в одних екосистемах, кругообіг закінчується в інших. Вся біомаса планети бере участь у кругообігу речовин, це додає біосфері цілісність і стійкість. Живі організми суттєво впливають на переміщення і перетворення багатьох сполук. У біологічному кругообігу задіяні, перш за все, елементи, що входять до складу органічних речовин: С, N, S, Р, О, Н, а також ряд металів (Fe, Ca, Mg та ін.)
Циркуляція з'єднань здійснюється в основному за рахунок енергії Сонця. Зелені рослини, акумулюючи його енергію і споживаючи з грунту мінеральні сполуки, синтезують органічні речовини. Органіка поширюється в біосфері по ланцюгах харчування. Редуценти руйнують рослинну і тваринну органіку до мінеральних сполук, замикаючи біологічний цикл.
У верхніх шарах океану і на поверхні суші переважає утворення органічної речовини, а в грунті і глибинах моря - його мінералізація. Міграція птахів, риб, комах сприяє і перенесення накопичених ними елементів. Істотно на кругообіг елементів впливає діяльність людини.

1.1 Кругообіг води.

Нагріваються сонцем води планети випаровуються. Випадає живлющим дощем волога повертається назад в океан як річкових вод або очищених фільтрацією грунтових вод, переносячи величезна кількість неорганічних і органічних сполук. Живі організми беруть активну участь у кругообігу води, що є необхідним компонентом процесів метаболізму (про біологічну роль води див. § 1). На суші велика частина вод випаровується рослинами, зменшуючи водостік та перешкоджаючи ерозії грунту. Тому при вирубці лісів поверхневий стік збільшується відразу в кілька разів і викликає інтенсивний розмив грунтового покриву. Ліс уповільнює танення снігу, і тала вода, поступово стікаючи, добре зволожує поля. Рівень грунтових вод підвищується, а весняні повені рідко бувають руйнівними.
Вологі тропічні ліси пом'якшують жаркий екваторіальний клімат, затримуючи і поступово випаровуючи воду (це явище називають транспірації). Вирубка тропічних лісів викликає в довколишніх районах катастрофічні засухи. Хижацьке знищення лісів здатне перетворити на пустелі цілі країни, як це вже сталося в північній Африці. Кругообіг води, регульований рослинністю, - найважливіша умова підтримання життя на Землі.

1.2. Кругообіг вуглецю.

У процесі фотосинтезу рослини поглинають вуглець в складі вуглекислого газу. Віднайдені ними органічні речовини містять значну кількість вуглецю, що поширюється в екосистемі по ланцюгах харчування. У процесі дихання організми виділяють вуглекислий газ. Органічні залишки в морі і на суші минерализуются редуцентами. Один з продуктів мінералізації - вуглекислий газ - повертається в атмосферу, замикаючи цикл.
Протягом 6-8 років живі істоти пропускають через себе весь вуглець атмосфери. Щорічно в процес фотосинтезу залучається до 50 млрд. т вуглецю. Частина його накопичується в грунті і на дні океанів - в скелетах водоростей і молюсків, коралових рифах. Істотний запас вуглецю міститься у складі осадових порід. На основі викопних рослин і планктонних організмів сформовані родовища кам'яного вугілля, органогенного вапняку і торфу, природного газу і, можливо, нафти (деякі вчені припускають абіогенне походження нафти). Природне паливо при згоранні поповнює кількість атмосферного вуглецю. Щорічно вміст вуглецю в атмосфері збільшується на 3 млрд. т і може порушити стійкість біосфери. Якщо темп приросту збережеться, то інтенсивне танення полярних льодів, викликане парниковим ефектом вуглекислого газу, призведе до затоплення великих прибережних територій по всьому світу.
1.3. Кругообіг азоту.
Значення азоту для живих організмів визначається в основному його вмістом у білках і нуклеїнових кислотах. Азот, як і вуглець, входить до складу органічних сполук, кругообіг цих елементів тісно пов'язані. Головне джерело азоту - атмосферне повітря. Завдяки фіксації живими організмами азот надходить з повітря в грунт і воду. Щорічно синьозелені пов'язують близько 25 кг / га азоту. Ефективно фіксують азот і бульбочкові бактерії.
Рослини поглинають сполуки азоту з грунту і синтезують органічні речовини. Органіка поширюється по ланцюгах харчування аж до редуцентов, що розкладають білки з виділенням аміаку, що перетворює далі іншими бактеріями до нітритів та нітратів. Аналогічна циркуляція азоту відбувається між організмами бентосу і планктону. Денітрифікуючі бактерії відновлюють азот до вільних молекул, що повертаються в атмосферу. Невелика кількість азоту фіксується у вигляді оксидів молніевимі розрядами і потрапляє в грунт з атмосферними опадами, а також надходить від вулканічної діяльності, компенсуючи спад у глибоководні відкладення. Азот надходить у грунт також у вигляді добрив після промислової фіксації з повітря атмосфери.
Кругообіг азоту - більш замкнутий цикл, ніж кругообіг вуглецю. Лише незначна його кількість вимивається ріками або йде в атмосферу, залишаючи межі екосистем.

1.4. Кругообіг сірки.

Сірка входить до складу ряду амінокислот і білків. Сполуки сірки надходять у кругообіг в основному у вигляді сульфідів з продуктів вивітрювання порід суші і морського дна. Ряд мікроорганізмів (наприклад, хемосинтезирующие бактерії) здатні переводити сульфіди в доступну для рослин форму - сульфати. Рослини і тварини відмирають, мінералізація їх залишків редуцентами повертає сполуки сірки в грунт. Так, серобактерии окислюють до сульфатів утворюється при розкладанні білків сірководень. Сульфати сприяють переводу важкорозчинних сполук фосфору в розчинні. Кількість мінеральних сполук, доступних рослинам, зростає, поліпшуються умови для їх живлення.
Ресурси сірковмісних корисних копалин досить значні, а надлишок цього елемента в атмосфері, що призводить до кислотних дощів і порушує процеси фотосинтезу поблизу промислових підприємств, вже непокоїть учених. Кількість сірки в атмосфері суттєво збільшується при спалюванні природного палива.

1.5. Кругообіг фосфору.

Цей елемент міститься в ряді життєво важливих молекул. Його кругообіг починається вимиванням фосфоровмісних сполук з гірських порід і надходженням їх у грунт. Частина фосфору несеться в річки і моря, інша - засвоюється рослинами. Біогенний круговорот фосфору відбувається за загальною схемою: редуценти. ® консументи ® продуценти
Значні кількості фосфору вносяться на поля з добривами. Близько 60 тис. т фосфору щорічно повертається на материк з виловом риби. У білковому раціоні людини риба становить від 20% до 80%, деякі малоцінні сорти риб переробляються на добрива, багаті корисними елементами, у т. ч. фосфором.
Щорічний видобуток фосфоровмісних порід становить 1-2 млн. т. Ресурси фосфоровмісних порід поки великі, але в майбутньому людству, ймовірно, доведеться вирішувати проблему повернення фосфору в біогенний кругообіг.
Організми в екосистемі пов'язані спільністю енергії та поживних речовин, і необхідно чітко розмежувати ці два поняття. Всю екосистему можна уподібнити єдиним механізмом, що споживає енергію і поживні речовини для здійснення роботи. Живильні речовини спочатку відбуваються з абіотичного компонента системи, в який, зрештою, і повертаються або як відходи життєдіяльності, або після загибелі і руйнування організмів. Таким чином, в екосистемі відбувається постійний кругообіг поживних речовин, в якому беруть участь і живої та неживої компоненти. Такі кругообіги називаються біогеохімічними циклами.
На глибині в десятки кілометрів гірські породи та мінерали піддаються впливу високих тисків і температур. У результаті відбувається метаморфізм (зміна) їх структури, мінерального, а іноді і хімічного складу, що призводить до утворення метаморфічних порід.
Опускаючись ще далі в глиб Землі, метаморфічні породи можуть розплавитися і утворити магму. Внутрішня енергія Землі (тобто ендогенні сили) піднімає магму до поверхні. З розплавленими гірськими породами, тобто магмою, хімічні елементи виносяться на поверхню Землі під час вивержень вулканів, застигають у товщі земної кори у вигляді інтрузій. Процеси горотворення піднімають глибинні гірські породи і мінерали на поверхні Землі. Тут гірські породи піддаються впливу сонця, води, тварин і рослин, тобто руйнуються, переносяться і відкладаються у вигляді опадів в новому місці. У результаті утворюються осадові гірські породи. Вони накопичуються в рухомих зонах земної кори і при пригинання знову опускаються на великі глибини (понад 10 км ).
Знову починаються процеси метаморфізму, переправлення, кристалізації, і хімічні елементи повертаються на поверхню Землі. Такий "маршрут" хімічних елементів називається великим геологічним кругообігом. Геологічний кругообіг не замкнений, тому що частина хімічних елементів виходить з кругообігу: несеться в космос, закріплюється міцними зв'язками на земній поверхні, а частина надходить ззовні, з космосу, з метеоритами.
Геологічний кругообіг це глобальне подорож хімічних елементів усередині планети. Більш короткі подорожі вони здійснюють на Землі в межах окремих її ділянок. Головний ініціатор живу речовину. Організми інтенсивно поглинають хімічні елементи з грунту, повітря води. Але одночасно і повертають їх. Хімічні елементи вимиваються з рослин дощовими водами, виділяються в атмосферу при диханні і відкладаються в грунті після смерті організмів. Повернуті хімічні елементи знову і знову втягуються живою речовиною в "подорожі". Всі разом і складає біологічний, чи малий, кругообіг хімічних елементів. Він теж не замкнений.
Частина елементів-"мандрівників" несеться за його межі з поверхневими і грунтовими водами, частина на різний час "вимикається" з кругообігу і затримується в деревах, грунті, торфі.
Ще один маршрут хімічних елементів проходить зверху вниз від вершин і вододілів до долин і руслах річок, западин, западинам. На вододіли хімічні елементи надходять тільки з атмосферними опадами, а виносяться вниз і з водою, і під дією сили тяжіння. Витрата речовини переважає над надходженням, про що говорить сама назва ландшафтів вододілів елювіальні.
На схилах життя хімічних елементів змінюється. Швидкість їх пересування різко збільшується, і вони "проїжджають" схили, як пасажири, зручно влаштувалися в купе поїзда. Ландшафти схилів так і називаються транзитними.
"Відпочити" від дороги хімічним елементам вдається лише в акумулятивних (накопичують) ландшафтах, розташованих в зниженнях рельєфу. У цих місцях вони часто і залишаються, створюючи для рослинності хороші умови харчування. У деяких випадках рослинності доводиться боротися вже з надлишком хімічних елементів.
Вже багато років тому в розподіл хімічних елементів втрутилася людина. З початку ХХ століття діяльність людини стала головним способом їх подорожі. При видобутку корисних копалин величезну кількість речовин вилучається із земної кори. Їх промислова переробка супроводжується викидами хімічних елементів з відходами виробництва в атмосферу, води, грунту. Це забруднює середовище існування живих організмів. На землі з'являються нові ділянки з високою концентрацією хімічних елементів рукотворні геохімічні аномалії. Вони поширені навколо рудників кольорових металів (міді, свинцю). Ці ділянки іноді нагадують місячні пейзажі, тому що практично позбавлені життя через високі вміст шкідливих елементів у грунтах та водах. Зупинити науково-технічний прогрес неможливо, але людина повинна пам'ятати, що існує поріг в забруднення довкілля, переходити який не можна, за яким неминучі хвороби людей і навіть вимирання цивілізації.
Створивши біогеохімічні "звалища", природа, можливо, хотіла застерегти людину від непродуманої, аморальної діяльності, показати йому на наочному прикладі, до чого призводить порушення розподілу хімічних елементів у земній корі і на її поверхні.
Можливість нашого життя, її умови знаходяться в залежності від природних ресурсів. Біологічні та особливо харчові ресурси служать матеріальною основою життя. Мінеральні і енергетичні ресурси, включаючись у виробництво, служать основою стабільного рівня життя.
Інтенсивно споживаючи природні ресурси, людині необхідно дотримуватися природну рівновагу. Збалансованість ресурсів у кругообігу речовин визначає стійкість біосфери.

2 Екологічні фактора і їх опис.

2.1. Навколишнє середовище і класифікація екологічних факторів.

Під середовищем проживання розуміють сукупність зовнішніх природних умов і явищ, в які занурені живі організми, і з якими ці організми знаходяться в постійній взаємодії.
У біоекології мова звичайно йде про природне середовище, що не зазнала змін людиною. У прикладній (соціальної) екології говорять про навколишнє середовище, так чи інакше опосередкованої людиною.
Окремі елементи середовища проживання, на які організми реагують пристосувальними реакціями (адаптаціями), називаються екологічними факторами або факторами середовища. Серед факторів середовища виділяють звичайно три групи факторів: абіотичні, біотичні і антропогенні.
1. Абіотичними факторами середовища називаються умови, прямо не пов'язані з життєдіяльністю організмів. До числа найбільш важливих абіотичних факторів можна віднести температуру, світло, воду, склад атмосферних газів, структуру грунту, склад біогенних елементів в ній, рельєф місцевості і т.п. Ці фактори можуть впливати на організми як безпосередньо, наприклад світло або тепло, так і побічно, наприклад рельєф місцевості, що обумовлює дію прямих чинників, світла, вітру, вологи та ін Можливо, серед абіотичних факторів присутні й такі, про які ми поки навіть не здогадуємося. Так, наприклад, ми зовсім недавно відкрили вплив змін сонячної активності на процеси в біосфері.
2. Біотичними факторами середовища називається сукупність впливів одних організмів на інші. Живі істоти можуть служити джерелом їжі для інших організмів, бути середовищем їхнього життя, сприяти їх розмноження і т.п. Дія біотичних факторів може бути не тільки безпосереднім, але і непрямим, висловлюючись в коректуванні абіотичних факторів, наприклад, зміна складу грунту, мікроклімату під пологом лісу і т.п.
Абіотичні
Біотичні
Фізичні кліматичні - волога, світло, температура, вітер, тиск, течії, тривалість доби
Вплив рослин один на одного і на інші організми в біоценозі (прямо або опосередковано)
Фізичні едафіческіе - вологоємність, теплозабезпечення механічний склад і проникність грунту
Вплив тварин одна на одну і на інші організми в біоценозі
Хімічні - склад повітря, вміст у грунті або воді елементів живлення, солоність повітря і води, реакція рН
Антропічний фактори - всі види людської діяльності
3. Антропогенними чинниками середовища називається сукупність впливів людини на живі організми. Цей вплив також може бути прямим, наприклад, коли людина вирубує ліс або відстрілює тварин, або непрямим, що виявляється у впливі людини на абіотичні та біотичні фактори середовища, наприклад, зміна складу атмосфери, грунту, гідросфери, або зміна структури екосистем.

3. Екологічна роль основних абіотичних факторів

3.1. Сонячне випромінювання

Сонячне випромінювання - основне джерело енергії для екосистем. Воно - велике благо для всього живого і одночасно фак-тор, що встановлює жорсткі рамки для його існування.
Пряме або розсіяне сонячне випромінювання не потрібно лише невеликій групі живих істот - деяким видам грибів, глиб-ководних риб, грунтових мікроорганізмів і т.п.
До найбільш важливим фізіологічним і біохімічним процес-сам, здійснюваним в живому організмі, завдяки наявності світла, можна віднести наступні (за М. Гріну та ін, 1990):
1. Фотосинтез (1-2% падаючої на Землю сонячної енергії ис-користується для фотосинтезу);
2. Транспірація (близько 75% - для транспірації, забезпечую-щей охолодження рослин і рух по них водних розчинів мі-ральних речовин);
3. Фотоперіодизм (забезпечує синхронність життєвих про-процесів в живих організмах періодично мінливих умов середовища);
4. Рух (фототропізм у рослин і фототаксис у тварин і мікроорганізмів);
5. Зір (одна з головних аналізують функцій живіт-них);
6. Інші процеси (синтез вітаміну Д в людини на світлі, пігментація і т.п.).
Основу біоценозів середньої смуги Росії, як і більшості наземних екосистем, складають продуценти. Використання ними сонячного світла обмежується низкою природних факторів і, в першу чергу, температурними умовами. У зв'язку з цим виробок-талісь особливі пристосувальні реакції у вигляді ярусності, мозкуу-ічності листя, фенологічних відмінностей і т.п. За вимогливо-сті до умов освітлення рослини поділяються на світлові або світло-любив (соняшник, подорожник, томат, акація, диня), тіньові або несветолюбівие (лісові трави, мохи) і тіньовитривалі (щавель, верес, ревінь, малина, ожина).
Рослини формують умови існування інших видів жи-вих істот. Саме тому так важлива їхня реакція на умови ос-вещенія. Забруднення навколишнього середовища призводить до зміни ос-вещенності: зниженню рівня сонячної інсоляції, зменшення кількості фотосинтетично активної радіації (ФАР-частина сол-нечному радіації з довжиною хвилі від 380 до 710 нм), зміни спек-трального складу світла. У підсумку це руйнує ценози, засновані на приході сонячного випромінювання в певних параметрах.

3.2. Температура.

Для природних екосистем нашої зони температурний чинник разом зі світлозабезпечення є визначальним для всіх жит-наних процесів. Активність популяцій залежить від пори року і часу доби, тому що в кожний з цих періодів свої температурні умови.
Особини багатьох видів не здатні підтримувати постійну температуру тіла і в холодну пору року або доби знижують уро-вень життєвих процесів аж до анабіозу. У першу чергу це стосується рослин, мікроорганізмів, грибів та пойкілотермних (холоднокровних) тварин. Активність зберігають тільки гомойо-термние (теплокровні) види. Гетеротермние організми, перебуваючи-дясь в неактивному стані, мають температуру тіла не на багато вище температури зовнішнього середовища; в активному стані - достатній-але високу (ведмеді, їжаки, летючі миші, ховрашки).
Терморегуляція гомойотермних тварин забезпечується осо-бим типом обміну речовин, що йде з виділенням в організмі жи-Вотня тепла, наявністю теплоізолюючих покривів, розмірами, фізіологією і т.д.
Що ж стосується рослин, то вони виробили в процесі Евола-ції ряд властивостей:
1. Холодостійкість - здатність переносити тривалий час низькі позитивні температури (від ООС до +5 оС);
2. Зимостійкість - здатність багаторічних видів переносити комплекс зимових несприятливих умов;
3. Морозостійкість - здатність переносити тривалий час негативні температури;
4. Анабіоз - здатність переносити період тривалого недос-татка екологічних факторів у стані різкого зниження обміну речовин;
5. Жаростійкість - здатність переносити високі (св. +38 о ... +40 оС) температури без істотних порушень обміну речовин;
6. Ефемерність - скорочення онтогенезу (до 2-6 міс.) У видів, що виростають в умовах короткого періоду сприятливих тим-пературного умов.
7. Стійкість до перепадів температурних умов.
Теплове забруднення навколишнього середовища призводить до зрушення фенологічних фаз розвитку живих організмів або до аномальних змін на певних етапах онтогенезу. У результаті ряд популя-цій не встигають або не можуть дати повноцінне потомство, певні зміни рие не встигають підготуватися до періоду несприятливих умов і гинуть. Глобальне потепління клімату на + 0,5 .. 1,5 оС, на мене-нію більшості фахівців, призведе до катастрофічних по-наслідків для біосфери.

3.3.Влажность.

Умови влагообеспечения в нашій зоні досить сприятливих ятни для існування організмів. Велика частина живих істот на 70-95% складається з води. Вода потрібна для всіх біохімічних і фізіологічних процесів. Тому вона така важлива для біоценозів всіх екосистем.
Доступність вологи в різні періоди року і доби різна. У процесі еволюції живі організми пристосувалися регулювати рівень водоспоживання і підтримувати оптимальний склад внутрішньою середовища.
По відношенню до водного режиму виділяють такі екологічні групи живих істот:
1. Гідробіонти - мешканці екосистем, весь життєвий цикл яких проходить у воді;
2. Гігрофіти - рослини вологих місць проживання (калуженіца болотна, купальниця європейська, рогіз широколистий);
3. Гигрофилу - тварини, що живуть в дуже сирих частинах екосистем (молюски, амфібії, комарі, мокриці);
4. Мезофіти - рослини помірно зволожених місць проживання;
5. Ксерофіти - рослини сухих місць проживання (ковили, полину, астрогали);
6. Ксерофіли - мешканці посушливих територій, не перено-сящіе підвищену зволоженість (деякі види плазунів, комах, пустельні гризуни та ссавці).
7. Сукуленти - рослини найбільш посушливих середовищ, здатні накопичувати значні запаси вологи всередині стебла або листя (кактуси, алое, агава);
8. Склерофіти - рослини дуже посушливих територій, здатні витримувати сильну зневоднення (верблюжа колючка звичайна, саксаул, саксагиз);
9. Ефемери і ефемероїди - однорічні та багаторічні травя-ність види, що мають укорочений цикл, співпадаючий з періодом достатнього зволоження.
Влагопотребленіе рослин може бути охарактеризоване сле-дують показниками:
1. Посухостійкість-здатність переносити знижену атмосферну і (або) грунтову посуху;
2. Вологостійкість - здатність переносити перезволоження;
3. Коефіцієнт транспірації - кількість води, що витрачається на освіту одиниці сухої маси (для капусти білокачанної 500-550, для гарбуза-800);
4. Коефіцієнт сумарного водоспоживання - кількість во-ди, що витрачається рослиною і грунтом на створення одиниці біомаси (для лугових трав - 350 - 400 м3 води на одну тонну біомаси);
Порушення водного режиму, забруднення поверхневих вод небезпечно, а в деяких випадках згубно для ценозів. Зміна кругообігу води в біосфері може призвести до непередбачуваних по-наслідків для всіх живих організмів.

3.4. Повітряно-газовий режим

Атмосфера Землі має досить стійкий склад. 21% кисню в приземному шарі повітря забезпечує повноцінне дихання всім організмів в природних екосистемах. 0,03% діоксиду вуглецю-достатньо для фотосинтетичних реакцій рослин. Горизонтальне і вертикальне переміщення повітряних мас створює необхідний повітрообмін для всіх мешканців екосистеми - від грунтових мікроорганізмів до комах і птахів.
Повітряно-газовий режим може бути порушений у природних умовах дуже рідко (наприклад, при виверженні вулкана), в антропічний - досить часто. Головні забруднювачі повітря в наших умовах - оксид вуглецю, діоксид сірки, діоксид азоту, формальдегід, пил. Утруднюючи фотосинтез, дихання, багато інші фізіологічні процеси, а в деяких випадках видозмінюючи їх, забруднення атмосфери призупиняє чи припиняє ріст і розвиток живих організмів, приводячи в окремих випадках до їх загибелі.
Абіотичні фактори середовища тільки тоді будуть повноцінно грати свою екологічну роль, коли наслідки життєдіяльності людини будуть в межах здатності біосфери до самоочищення і самовідновлення.
Загальні закономірності сумісної дії факторів на організми

4. Основні закони дії абіотичних факторів.

4.1. Поняття про оптимум

Кожен організм, кожна екосистема розвивається при певному поєднанні чинників: вологи, світла, тепла, наявності та складу живильних ресурсів. Всі фактори діють на організм одночасно. Для кожного організму, популяції, екосистеми існує діапазон умов середовища - діапазон стійкості (рис. 1), в рамках якого відбувається життєдіяльність об'єктів.
У процесі еволюції в організмів сформувалися певні вимоги до умов середовища. Дози факторів, при яких організм, популя-ція або біоценоз досягають найкращого розвитку і максимальної продуктивності, відповідає оптимуму умов. Зі зміною цієї дози в бік зменшення або збільшення відбувається пригнічення організму і чим сильніше відхилення значення факторів від оптимуму, тим зниження життєздатності більше, аж до загибелі організму або руйнування біоценозу. Умови, при яких життєдіяльність максимально пригнічена, але організм і біоценоз ще існують, називаються песимальних.
ПРИКЛАД. На півночі лімітуючий чинник - тепло, на півдні - вологозабезпеченість. На Крайній Півночі найпродуктивніші ліси з модрини Каяндер різнотравні ростуть в заплавах річок - тут складається сприятливий гідротермічний режим і грунту під час паводків регулярно поповнюються елементами живлення. Самі низькопродуктивні ліси - з тієї ж модрини, але з покривом з сфагнових мохів, формуються на північних схилах гір в умовах постійного перезволоження і холодності грунтів. Рівень багаторічної мерзлоти під моховим покривом не опускається нижче 30 см . У Південному Примор'я оптимальні лісорослинні умови властиві північним схилах в середній їх частині, а песимальних - сухим південних схилах з опуклою поверхнею.
Можна навести багато прикладів оптимумів і Песимум у рослин, тварин і їх спільнот по відношенню до світла, вологи, теплозабезпечення, засоленості грунтів та ін факторів.

4.2. Поняття про толерантність

Для різних видів рослин і тварин межі умов, в яких вони себе добре почувають неоднакові. Наприклад, одні рослини віддають перевагу дуже високу вологість, інші вважають за краще посушливі місцеперебування. Одні види птахів відлітають у теплі краї, інші - клести, кедровки і пташенят виводять взимку. Чим ширше кількісні межі умов середовища проживання, при яких той чи інший організм, вид і екосистема можуть існувати, тим вище ступінь їхньої витривалості, або толерантності. Властивість видів адаптуватися до умов середовища називається екологічною пластичністю (рис.2), а по амплітуді переносимих популяціями природних коливань фактора судять про екологічну валентності виду.
Види з вузькою екологічною пластичністю, тобто здатні існувати в умовах невеликого відхилення від свого оптимуму, вузькоспеціалізовані, називаються стенобіонтних (stenos - вузький), види широко пристосовані, здатні існувати при значних коливаннях факторів - еврібіонтние (eurys - широкий) Межі, за якими існування неможливо, називаються нижньою і верхньою межами витривалості , або екологічної валентності.
ПРИКЛАД. Риби солоних і прісних водоймищ - стенобіонти. Трехиглая колючка і лосось - еврібіонти. Стенобіонти-рослини: чозенія, тополя корейська - рослини заплав, гігрофітние рослини (калюжниця болотна, рогіз,), ксерофіти Примор'я - сосна густоцветковая, абрикос маньчжурський, леспедеца та ін До стенобіонтам можна віднести майже всіх ссавців, у тому числі і людини. Достатньо невеликого відхилення температури повітря (22 - 26 ° C ) І води (28 - 38 ° C ) Від «нормального» значення, пониженого вмісту кисню та підвищеного вмісту шкідливих речовин (хлору, парів ртуті, аміаку та ін) в повітрі, щоб викликати різке погіршення його стану.
По відношенню до одного фактору вид м.б. стенобіонтом, по відношенню до іншого - еврібіонтом. У залежності від цього виділяють прямо протилежні пари видів: стенотермний - еврітермний (по відношенню до тепла), стеногідріческій - еврігідріческій (до вологи), стеногаленний - еврігаленний (до засоленості), стіно-- евріфотний (до світла), та ін
Існують і інші терміни, що характеризують відношення видів до факторів навколишнього середовища. Додавання закінчення «філ» (phyleo (грец.) - люблю) означає, що вид пристосувався до високих доз фактора (термофен, гигрофила, оксіфіл, галлофіл, хіонофіл), а додавання «фоб», навпаки, до низьких (галлофоб, хіонофоб) . Замість «термофоба» зазвичай вживається «Кріофени», замість «гігрофоба» - «ксерофіт».
Типові еврібіонти - найпростіші організми, гриби. З вищих рослин до еврібіонтам можна віднести види помірних широт: сосну звичайну, модрину Даурскую, дуб монгольська, вербу Шверіна, брусницю і більшість видів вересових.
Стенобіонтних виробляється у видів, тривалий час розвиваються у відносно стабільних умовах. Чим сильніше вона виражена, тим меншим ареалом має вигляд, або його спільноту. Найбільш поширені види, мають широкий діапазон толерантності до всіх факторів. Вони називаються космополітами. Але таких видів мало.

4.3. Закон Лібіха, або «закон мінімуму», або закон обмежуючого чинника
У природі немає такого місця, де б на організм діяв один фактор. Всі фактори діють одночасно і сукупність цих дій називається констеляцією. Значення факторів не завжди рівнозначні. Вони можуть бути всі недостатні, і тоді спостерігається загальне пригнічення біоти (слабке розвиток рослинного покриву, зниження продуктивності, зміна фракційної структури біомаси, зміна інших показників екосистем), але частіше одні з них в достатку, навіть в оптимумі, а інші - у дефіциті. При цьому констеляція не є простою сумою впливу факторів, тому що ступінь впливу одних факторів на організми та популяції залежить від ступеня впливу інших факторів.
ПРИКЛАД. При оптимальній теплообеспеченности збільшується толерантність рослин і тварин до нестачі вологи і харчування, а недолік тепла супроводжується зниженням потреби у волозі і підвищеною потребою в поживних елементах. Причому це спостерігається і у рослин, і у тварин. У рослин при нестачі тепла та перезволоженні грунтів стають фізіологічно недоступними елементи живлення, і для забезпечення толерантності потрібна підвищена родючість грунтів. Також і у тварин - щоб посилити захисні функції організму на холоді, треба добре поїсти. Так, завжди перед тим, як залягти у барліг ведмідь накопичує підшкірний жир. Реакції газообміну у риб неоднакові у воді різної солоності. У жуків роду Blastophagus реакція на світло залежить від температури. При температурі 25 ° C вони повзуть на світ (позитивний фототропізм), при зниженні її до 20 ° C або збільшення до 30 ° C - Реакція нейтральна, а при значеннях нижче і вище цих меж - ховаються.
Однак компенсаторні можливості у факторів обмежені. Не можна ні один фактор повністю замінити іншим, і якщо значення хоча б одного з факторів виходить за верхній або нижній межі витривалості компонента біоти, існування останнього стає неможливим, які б сприятливі не були інші чинники.
ПРИКЛАД. Нормальне виживання плямистого оленя в Примор'ї має місце тільки в дубняка на південних схилах, оскільки тут потужність снігу незначна і забезпечує оленя достатню кормову базу на зимовий період. Обмежуючим фактором для оленя є глибокий сніг. Недолік тепла обмежує розповсюдження на північ більшість видів і формацій маньчжурської флори: сосняки із сосни густоцветковой, ялиця цельнолістная і її формації поширені тільки в Південному Примор'ї. А в зоні поширення багаторічної мерзлоти повсюдно панує модрина. Для кедрового стланика і вільшняка камчатського вирішальними чинниками поширення є висока вологість повітря та умови перезимівлі. Вони добре переносять морозні зими тільки при наявності потужного снігового покриву, що захищає пагони від осушення та обмороження зимовими мусонами Далекого Сходу. Ці види утворюють зарості тільки в прибережних районах Охотського і Берингове морів, а в континентальних р-нах - в подгольцовом поясі на висоті не менше 1000 м / н.р.м. На ранніх стадіях розвитку обмежуючим фактором у хвойних порід може бути надлишок світла. Всі вони, навіть сосна могильна, в перші роки життя потребують притінення.
У середині 19 століття ( 1846 р .) Німецький агрохімік Лібіх вивів «закон мінімуму». У досліді з мінеральними добривами він встановив, що найбільший вплив на витривалість рослин надають ті фактори, які в даному місцеперебуванні знаходяться в мінімумі. Він писав у 1955 р .: «Елементи, повністю відсутні або не знаходяться в потрібній кількості, перешкоджають іншим поживним сполукам зробити ефект або зменшують їх живильна дія». Це справедливо не тільки до елементів живлення, але і до інших життєво важливих факторів. Закон Лібіха застосуємо тільки в умовах стаціонарного стану екосистеми, тобто коли приплив речовини і енергії в систему врівноважується їх відтоком.
Фактор, рівень якого близький до меж витривалості конкретного організму, виду та ін компонентів біоти, називається обмежуючим. І саме до цього чинника організм пристосовується (виробляє адаптації) в першу чергу. Закон обмежують, або лімітуючих, факторів поширюється не тільки на ситуацію, коли ці чинники в «мінімум», але і в «максимумі», тобто виходить за верхню межу витривалості організму (екосистеми).
У песимальних умовах обмежуючих факторів декілька і їх загальна переважна вплив може бути вище сумарного переважної ефекту окремо взятих факторів.
ПРИКЛАД з південними схилами - інсоляція посилює сухість середовища, перешкоджає підвищенню родючості грунтів.
Часто обмежуючим фактор буває на одній зі стадій розвитку виду. Як відомо, найбільш уразливі ювенільні особини і для них обмежуючих факторів м.б. кілька. У різних географічних зонах і обмежують фактори різні: на Крайній Півночі - частіше тепло, в південних районах - волога. Різні види по-різному реагують на один і той же фактор. За реакцією їх дорослих особин на той чи інший фактор можна побудувати екологічний ряд (у порядку убування або наростання дії фактора).
ПРИКЛАД екологічного ряду деревних порід за тіньовитривалості: модрина - береза ​​біла - осика - верби - липа - дуб - береза ​​даурська - ясен - клени - вільха - ільм - граб - ялина - кедр - ялиця. Екологічний ряд типів лісу (за теплообеспечнності): лиственничниками (Л.) трав'яний - Л. зеленомошний - Л. брусничний - Л. сфагновий (рис. 3). Екологічний ряд типів лісу (за зволоженню): ільмовнік (або ясеневнік) крупнотравних-папоротеві - дубняк (Д.) з березою різнотравно - Д. осоковий - Д. рододендроновий осоковий - Д. марьянніково-осоковий - Д. осочково редкопокровний (рис. 4 ).
У межах популяції теж можна виділити індивідууми найбільш і найменш чутливі до одного й того ж фактору. Це зумовлено поєднанням спадкових (генетичних) і придбаних (фенотипічних) ознак організмів. Завдяки екологічної індивідуальності в популяціях існують різні за життєстійкості особини. Самі життєстійкі переживають періоди несприятливих умов, сприяючи збереженню виду в екстремальних умовах.

4.5. Правило попереджання В.В. Альохіна

Встановив ботанік Вас. Вас. Альохін (1951). Одні й ті ж співтовариства в одній зоні зональні, в інших - екстразональної. У другому випадку за межами північних меж ареалу вони займають найбільш сприятливі для себе місця проживання, за межами південних кордонів - найменш сприятливі. Це особливо проявляється на північних і південних схилах лісової зони. На холодних північних схилах в Магаданській області ростуть модринові редине зі сфагновим покривом, а на теплих південних - модринові мохово-лишайникові рідколісся (Чукотка) і каменноберезовие різнотравні лісу (Північне Охотоморье). У південно-західних районах Примор'я північні схили зайняті вологими хвойно-широколистяними лісами, а південні - сухими дубняка з рідкісними вкрапленнями сосняків з сосни густоцветковой (могильної) і абрікоснікамі, на самісінькій околиці - переходять у лісостепові спільноти.
Виявлена ​​закономірність має велике значення, тому що дозволяє досить точно описати рослинність ще не вивчених територій і реконструювати його колишній вигляд у місцях, де він був знищений.

4.6. Принцип стаціальной вірності Г.Я. Бей-Бієнко
Стація - місце проживання популяції виду, якому притаманні екологічні умови, що відповідають вимогам виду. Кожен вид має свій набір стацій. У межах однієї зони і тимчасового періоду вид займає одні стації. З переходом в іншу зону або з переходом в іншу вікову стадію вигляд може міняти стації. Правило зональної зміни середовищ існування встановив ентомолог Гріг. Яковлєв. Бей-Бієнко (1966). У північних районах багато видів комах зазвичай ведуть себе як гігрофоби, займаючи більш сухі, з розрідженим покривом ділянки, а в південних вони ж - гігрофіти, селяться у вологих, тінистих місцях, з густим рослинним покривом (перелітна сарана). Інший приклад - мурахи-лазіі (Lasius niger, L. flavus) на вологих луках заселяють купини, а на сухих - в степу, віддають перевагу більш вологі стації проживання. Зональна зміна середовища існування характерна і для рослин.
Так, кедровий стланик в Південному Примор'я росте тільки в подгольцовом поясі на висоті від 1000 - 1100 м до 1400 - 1600 м над ур.м., з просуванням до півночі він спускається вниз і утворює в долинних лиственничниками густий підлісок. На північ від 60 ° с.ш. - На Південній Чукотці і Охотському узбережжі, східні і південно-східні схили і підніжжя гір та пагорбів зайняті суцільними чагарниками кедрового стланика.

4.7. Правило зональної зміни ярусів М.С. Гілярова

У різних зонах одні і ті ж види займають і різні яруси. При просуванні на північ вони закономірно з верхніх ярусів перебираються в нижні, тепліші, а деякі - і в грунт. Це встановив грунтів. зоолог Меркур. Серга. Гіляров.
ПРИКЛАД. Личинки жука-оленя (Lucanus cervus) в лісовій зоні розвиваються в розкладається валеже і пнях, а в степовій - живуть у гнилих коренях на глибині до 1 м .
Крім зональної (просторової) зміни середовищ існування відбуваються і тимчасові зміни: сезонна (у перебігу місяця і навіть однієї доби при коливаннях мікроклімату - у періоди посух або тайфунів, комахи і гризуни то ховаються під захист крон чагарників і дерев, то вибираються на відкриті місця) і річна (при відхиленні погодних умов від середньорічних норм). Завдяки зміні середовища існування види зберігають свій екологічний статус в постійно мінливих умовах. У той же час при успішному розселенні вони займають нові місця проживання, і навіть змінюють їх. У результаті починає змінюватися екологія та фізіологія особин і популяцій. У таких випадках зміна стацій стає одним з провідних факторів еволюції.
Принцип стаціальной вірності і протилежний йому принцип зональної та вертикальної зміни середовищ існування вказує на складні зв'язки організмів із середовищем. Вивчення їх дуже важливо для пізнання екології видів, як основи для охорони рідкісних і корисних і боротьби з шкідливими видами.

5. Екологічне значення абіотичних факторів

У різних умовах середовища біологічні процеси протікають з різною швидкістю. Наприклад, зростання багатьох рослин залежить від концентрації різних речовин (води, вуглекислого газу, азоту, іонів водню).
На прикладі температури видно, що цей фактор переноситься організмом лише в певних межах. Організм гине, якщо температура середовища дуже низька або занадто висока. У середовищі, де температура близька до цих крайніх значень, живі мешканці зустрічаються рідко. Проте їхня кількість збільшується в міру того, як температура наближається до середнього значення, яке є найкращим (оптимальним) для даного виду.
Толерантність (від грецького толеранцію - терпіння) здатність організмів витримувати зміни умов життя (коливання температури, вологості, світла). Наприклад: одні гинуть при температурі 50 °, а інші витримують кип'ятіння.
У різних умовах середовища біологічні процеси в організмів протікають з різною швидкістю. Наприклад, зростання багатьох рослин залежить від концентрації різних речовин (води, вуглекислого газу, азоту, іонів водню).
Можливо, що саме в толерантності буде складатися порятунок природи від занадто нерозумного впливу людини. До того ж на Землі є ще місця відносно мало піддані впливу людини. Тому до того моменту, коли людина створить нестерпні для себе умови, якесь життя залишиться і продовжить еволюцію, якщо тільки людина не рознесе планету на шматки в результаті атомної катастрофи. Існують також рослини, які виробляють речовини, що призводять до їх власної загибелі.
Організми з широким діапазоном толерантності позначають приставкою "Еврі-". Еврібіонт - це організм, здатний жити при різних умовах середовища. Наприклад: еврітермний - це організм, який переносить широкі коливання температури. Організми з вузьким діапазоном толерантності позначають приставкою "стено-". Стенобіонт - організм, що вимагає строго певних умов середовища. Наприклад: форель - стенотермний вигляд, а окунь - еврітермний. Форель не виносить великі коливання температури, якщо зникнуть всі дерева по берегах гірського потоку, це призведе до підвищення температури на кілька градусів, в результаті чого форель загине, а окунь виживе.
При приміщенні організму в нові умови, він через деякий час звикає, адаптується. Це призводить до зрушення кривої толерантності і називається адаптацією або акліматизацією. Для нормального розвитку організмів необхідна наявність різних факторів суворо певної якості, кожен з них повинен бути і в певній кількості. Відповідно до закону толерантності надлишок якого-небудь речовини може бути так само шкідливий, як і брак, тобто все добре в міру. Наприклад: врожай може загинути як при посушливому, так і при надто дощовому літо.
Закон мінімуму.
Інтенсивність тих чи інших біологічних процесів часто виявляється чутливою до двох або більшого числа факторів навколишнього середовища. У цьому випадку вирішальне значення буде належати такому фактору, який є в мінімальному, з точки зору потреб організму, кількості. Це правило було сформульовано основоположником науки про мінеральних добривах Юстусом Лібіхом (1803-1873) і отримало назву закону мінімуму. Ю. Лібіх виявив, що врожай рослин може обмежуватися будь-яким з основних елементів живлення, якщо тільки цей елемент знаходиться в недостачі.
При цьому за законом мінімуму недолік будь-якого одного речовини не компенсується надлишком всіх інших. Якщо в грунті багато азоту, калію та інших поживних речовин, але не вистачає фосфору (або навпаки), рослини будуть нормально розвиватися тільки до тих пір, поки не засвоять весь фосфор.
Фактори, що стримують розвиток організмів через нестачу або надлишку в порівнянні з потребами, називаються лімітуючими.
Положення про лімітуючих факторах істотно полегшує вивчення складних ситуацій. При всій складності взаємовідносин організмів і середовища їх проживання не всі фактори мають однакове екологічне значення. Так, наприклад, кисень є чинником фізіологічної потреби для всіх тварин, але з екологічної точки зору він стає лімітуючим лише в певних місцях проживання. Якщо в річці гине риба, то в першу чергу повинна бути виміряна концентрація кисню у воді, так як вона сильно мінлива, запаси кисню легко виснажуються, і його часто не вистачає. Якщо в природі спостерігається загибель птахів, необхідно шукати іншу причину, тому що вміст кисню в повітрі відносно постійно і досить з точки зору вимог наземних організмів.

6. Адаптація живих організмів до умов навколишнього середовища.

Відповідно до теорії Ч. Дарвіна, організми мінливі. Неможливо знайти двох абсолютно тотожних особин одного виду. Ці відмінності частково передаються у спадок. Все це легко можна пояснити і з точки зору генетики. Кожен вид і кожна популяція насичені різноманітними мутаціями, тобто змінами в будові організмів, викликаними відповідними змінами в хромосомах, які відбуваються під впливом факторів зовнішнього або внутрішнього середовища. Ці зміни в ознаках організму мають стрибкоподібний характер і передаються у спадок. У переважній більшості ці мутації виявляється, як правило, несприятливими, тому практично всі вони рецесивні, тобто їх прояви зникають через певну кількість поколінь. Проте вся ця сукупність змін являє собою резерв спадковості, генофонд виду або популяції, який може бути мобілізований через природний відбір при зміні умов існування популяцій.
Якщо популяція живе у відносно постійних умовах, то практично всі мутації відсікаються природним відбором, який в даному випадку називається стабілізуючим. Закріплюються лише мутації, що ведуть до меншої мінливості ознак, а також мутації, що сприяють економії енергії за рахунок позбавлення від функцій, які стали в незмінних умовах "зайвими". Це сприяє формуванню стенобіонтов. Часто стабілізуючий відбір веде до дегенерації, тобто еволюційним змінам, пов'язаним зі спрощенням форми організації, що супроводжується зазвичай зникненням якихось органів, які втратили своє значення. Так кити втратили задні кінцівки, ланцетник не має власних органів травлення і т.п. Натомість втраченим можуть бути придбані нові органи.
При зміні умов середовища проживання формується тиск середовища на популяцію, при цьому найбільші шанси на виживання отримують носії таких мутацій, які "вгадали" такі зміни, які більш сприятливі для нових умов середовища, ніж вихідні форми. Саме вони дають найбільше потомство, в якому відбувається ще більше уточнення форм, що задовольняють нового стану середовища. У результаті з кожним новим поколінням форми поступово змінюються. Такий природний відбір називається рушійним.
Незначні еволюційні зміни, що сприяють кращому пристосуванню до певних умов середовища проживання, називаються ідеоадаптаціей. Це різного роду приватні пристосування: захисне забарвлення, плоска форма придонних риб, пристосування насіння до розсіювання, виродження листя в колючки для зменшення транспірації і т.п. Шляхом ідеоадаптаціі виникають зазвичай дрібні систематичні групи: види, роду, родини.
Більш суттєві еволюційні зміни, які не є пристосуваннями до окремих факторів середовища, що призводять до істотних змін форм життя, даючи початок новим загонам, класами, типами і т.п., називаються ароморфозом. Прикладом ароморфоза є вихід древніх риб на сушу і формування класу земноводних. Наслідками ароморфоза є також і виникнення таких якостей живих істот, як психіка і свідомість. Ароморфоз знаменує собою великі революційні зміни в структурі біосфери, викликані, очевидно, глобальними змінами місця існування.
Міркуючи за принципом аналогії, можна припустити, що так само як навколишнє середовище впливає на нас, змушуючи нас шукати способи пристосування до неї, також і ми можемо впливати на клітини наших організмів, як надсістема, змушуючи їх пристосовуватися до зовнішніх для них умов тими способами, які ми від них чекаємо і які з якихось причин нам необхідні. Наприклад, ми починаємо регулярно навантажувати наші м'язи, і наші м'язові тканини, адаптуючись до нових умов, у відповідь на ці навантаження починають рости і міцніти. Вплив може відбуватися і з більш складного ланцюга, наприклад, у разі переляку в нашу кров виділяється адреналін, що змушує всі клітини перейти в стресовий, тобто більш активну, стан, використавши для цього свої резерви, що дає всьому організму додаткову силу для подолання зовнішньої небезпеки . Таким чином, механізм впливу на внутрішні підсистеми за допомогою зміни факторів середовища для цих підсистем є, мабуть, досить універсальним механізмом впливу будь надсистеми на свою внутрішню організацію.
Не є винятком, швидше за все, і внутрішньоклітинний рівень. Якщо клітина нашого організму потрапляє в змінені умови, і ці зміни або закріплюються, або періодично повторюються, то клітина намагається пристосуватися до нових умов, змінюючи відповідним чином свою структуру, тобто змінюючи внутрішньоклітинну середу, впливаючи тим самим на населяють її органели, в тому числі і на хромосоми, які також, ймовірно, змушені пристосовуватися до зовнішніх для них умов. Не виключено, що при деяких впливах на організм практично весь генетичний апарат у всіх клітинах піддається певному впливу, що призводить до цілком однозначним змін у будові хромосом. Це означає, що зовнішнє середовище безпосередньо може впливати на наш генетичний апарат.
Тобто мутації, про які ми говорили, можуть виявитися зовсім не випадковими, а цілком спрямованими. Тоді теорія природного відбору набуває невелику коригування: серед мутацій, присутніх у популяції при конкретному зміну умов середовища, переважають ті, які безпосередньо ініційовані саме цим зміною. Тобто самі мутації є, мабуть, спрямованими й покликаними знайти нові форми, що відповідають вимогам змінилася середовища. А так як відповідь життя на зовнішні зміни, як ми вже говорили, підкоряючись принципом оптимальності, виявляється цілком однозначним, то не виключено, що конкретна мутація якого-небудь ознаки має ланцюговий характер. Тобто, виникнувши одного разу у потомстві однієї пари, вдала мутація виявляється "заразною" для інших пар батьків, що дають своє потомство, але з тими ж вдалими мутаціями. У результаті вже протягом одного покоління в рамках виду в різних батьків можуть народитися діти, які мають однаковими ознаками, що відрізняються від ознак батьків, утворивши тим самим абсолютно новий підвид. І тоді вже марно шукати якісь проміжні ланки. Новий підвид (а згодом новий вид) з'являється відразу, практично в один час, і відразу ж виявляється представленим досить великим для сталого розмноження кількістю особин. Правда, поки це тільки гіпотеза.
Такі процеси виникають, мабуть, в ті самі періоди серйозних змін середовища, що загрожують вимиранням даному виду. Саме тоді формується "колотівка", тобто на світ з'являється величезна кількість мутацій, мета яких: знайти вірне рішення, нову форму. І це рішення обов'язково буде знайдено, тому що, як ми вже говорили, для цього життя задіє "техніку пробного намацування", що є "специфічним і невідпорним зброєю всякого розширюється безлічі" (термінологія Тейяра де Шардена). Мутації заповнюють все можливе простір варіантів нових форм, а потім вже сама середовище визначає, які з цих форм закріпляться в житті, а які зникнуть, не пройшовши випробування природним відбором. Іноді така колотівка породжує цілий букет нових філ, тобто еволюційних гілок, які є різними відповідями на одне і те ж зміна середовища.
Пристосування організмів до чинників середовища викликається не тільки еволюційними перебудовами, що відбуваються в біосфері. Часто організми використовують природну спрямованість і періодичність цих факторів для розподілу своїх функцій за часом і програмування своїх життєвих циклів, щоб найкращим чином використовувати сприятливі умови. Завдяки взаємодії між організмами і природному відбору, все співтовариство стає запрограмованим на різного роду природні ритми. У цих випадках фактори середовища виступають в ролі свого роду синхронізаторів процесів у біосфері.
За ступенем спрямованості дії фактори середовища проживання можна класифікувати наступним чином:
1) періодичні фактори (добові, річні і т.п.);
2) повторюються без суворої періодичності (повені, урагани, землетруси і т.п.);
3) чинники однонаправленої дії (зміна клімату, заболочування і т.п.);
4) випадкові і невизначені фактори, найбільш небезпечні для організму, тому що найчастіше зустрічаються вперше.
Найкращим чином живим організмам вдається пристосуватися до періодичних і односпрямованим факторів, що характеризується визначеністю дій, тому що піддається однозначної розшифровці. Тобто вимога надсистеми в цьому випадку цілком зрозуміло.
Приватним випадком таких адаптацій до повторюваних чинникам є, наприклад, фотоперіодизм - це реакція організму на довжину світлового дня в помірних і полярних зонах, яка сприймається як сигнал для зміни фаз розвитку або поведінки організмів. Прикладами фотоперіодизм є такі явища, як листопад, линька тварин, перельоти птахів і т.п. Стосовно до рослин виділяють зазвичай рослини короткого дня, що існують у південних широтах, де при тривалому вегетаційного періоду день відносно короткий, і рослини довгого дня, характерні для північних широт, де за короткий період вегетації день довше.
Іншим прикладом адаптації до періодичності природних явищ може служити добова ритміка. Наприклад, у тварин при зміні дня і ночі змінюється інтенсивність дихання, частота серцебиття і т.д. Приміром, сірі щури більш лабільні з добового ритміці, ніж чорні, тому вони легше освоюють нові території, заселивши вже практично всю земну кулю.
Ще одним прикладом є сезонна активність. Це не обов'язково зміна пір року, але й зміна, наприклад, сезону дожів і посухи і т.п.
Цікаві також адаптації до приливно-відливної ритміці, яка пов'язана як з сонячними, так і місячними добами (24 ч. 50 хв.). Щодня припливи і відливи зміщуються на 50 хв. Сила припливів змінюється протягом місячного місяця (29,5 днів). При молодиків і повень припливи досягають максимуму. Всі ці особливості накладають відбиток на поведінку організмів літоралі (приливно-відливної зони). Наприклад, окремі риби відкладають ікру на кордоні максимального припливу. До цього ж періоду приурочений вихід мальків з ікринок.
Багато ритмічні адаптації передаються у спадок навіть при переміщеннях тварин з однієї зони в іншу. У таких випадках може бути порушений весь життєвий цикл організму. Наприклад, страуси на Україну можуть відкладати яйця прямо на сніг.
Механізми пристосування до періодичності процесів можуть бути найнесподіванішими. Наприклад, у деяких комах на фотоперіодизм заснований свого роду контроль народжуваності. Довгі дні в кінці весни і початку літа викликають в ганглії нервового ланцюжка освіта нейрогормони, під впливом якого з'являються покояться яйця, що дають личинки лише наступної весни, наскільки сприятливими б не були кормові та інші умови. Таким чином, зростання популяції стримується ще до того, як запаси їжі стануть лімітуючим фактором.
Адаптація до чинників, що повторюється без суворої періодичності, формується набагато складніше. Тим не менш, ніж більш характерний даний фактор для природи (наприклад, пожежі, сильні бурі, землетруси), тим більше конкретних механізмів адаптацій знаходить для них життя. Наприклад, на відміну від довжини дня кількість опадів у пустелі зовсім непередбачено, тим не менше деякі однорічні рослини пустелі використовують зазвичай цей факт як регулятора. Їх насіння містить інгібітор проростання (інгібітор - речовину, що гальмує процеси), який вимивається тільки певною кількістю опадів, якого буде достатньо для повного життєвого циклу даного рослини від проростання насіння до дозрівання нових насіння.
По відношенню до лісових пожеж рослини також виробили спеціальні адаптації. Багато видів рослин вкладають більше енергії в підземні запасаючі органи і менше - до органів розмноження. Це так звані "відновлюються" види. "Гинуть в зрілості" види, навпаки, дають численні насіння, готові прорости відразу ж після пожежі. Деякі з цих насіння десятиліттями лежать в лісовій підстилці не проростаючи і не втрачаючи схожості.
Найбільш небезпечні для живих організмів фактори невизначеного дії. Природні системи мають здатність добре відновлюватися після гострих стресів, типу пожеж і бур. Більш того, багато рослин навіть потребують випадкових стресах, для підтримки "життєвого тонусу", що підвищує стійкість існування. Але малопомітні хронічні порушення, особливо характерні для антропогенного впливу на природу, дають слабкі реакції, тому їх важко відстежити, а найголовніше важко оцінити їх наслідки. Тому адаптації до них формуються вкрай повільно, іноді набагато повільніше, ніж час накопичення наслідків хронічного стресу понад меж, після яких екосистема руйнується. Особливо небезпечні промислові відходи, що містять нові хімічні речовини, з якими природа ще не стикалася. Одним з найнебезпечніших стресорів є теплове забруднення середовища. Помірне підвищення температури може надати на життя позитивний вплив, але після певної межі починають проявлятися стресові ефекти. Особливо це помітно у водоймах, безпосередньо пов'язаних з тепловими електростаціямі.
Екологічна валентність, ступінь пристосовності живого організму до змін умов середовища. Екологічна валентність є видова властивість. Кількісно вона виражається діапазоном змін середовища, в межах якого даний вид зберігає нормальну життєдіяльність. Екологічна валентність може розглядатися як відносно реакції виду на окремі фактори середовища, так і щодо комплексу факторів. У першому випадку види, що переносять широкі зміни сили фактора, позначаються терміном, що складається з назви даного чинника з приставкою «Еврі» (еврітермние - по відношенню до впливу температури, евригалінні - до солоності, еврібатние - до глибини і т.п.); види, пристосовані лише до невеликих змін даного фактора, позначаються аналогічним терміном з приставкою «стено» (стенотермние, стеногалінние і т.п.). Види, які мають широкої Екологічна валентність по відношенню до комплексу факторів, називаються еврібіонтамі на противагу стенобіонтам, що володіє малою пристосовністю. Оскільки еврібіонтность дає можливість заселення різноманітних місць проживання, а стенобіонтних різко звужує коло придатних для виду стацій, ці дві групи часто називають відповідно евріілі стенотопнимі.
Тиск на середу вже перевищує всі мислимі межі. Але воно до того ж і зростає з кожним роком.

7. Біотичні фактори та їх опис.

Біотичні фактори - (від грец. Biotikos - життєвий), сукупність впливів, що надаються на живі організми діяльністю інших організмів. Одні живі істоти служать їжею для інших, сприяють їх розмноженню (комахи-запилювачі) і розселення (перенесення насіння різними тваринами), надають хім. вплив (токсини бактерій, антибіотики, фітонциди і ін), можуть бути середовищем їх проживання (напр., господарі для паразитів) і т. д. Дія Б. ф. може бути і непрямим, напр. рослини, грунтові мікроорганізми і тварини можуть змінювати склад і структуру грунту і тим самим впливати на ін організми. Дії Б. ф, в наиб, чіткою формі проявляються в природних співтовариствах організмів - біоценозах і в створюваних людиною агробіоценозах (напр., вплив бур'янистих рослин на врожайність с.-г. культур, грунтової фауни на структуру грунту та ін.)
До найважливіших біотичних факторів належать наявність їжі, харчові конкуренти і хижаки.
1. Загальна закономірність дії біотичних факторів
Велику роль в житті кожної спільноти відіграють умови середовища проживання організмів. Будь-який елемент середовища, який надає прямий вплив на живий організм, називають екологічним фактором (наприклад, кліматичні фактори).
Розрізняють абіотичні та біотичні екологічні фактори. До абіотичних чинників відносять сонячну радіацію, температуру, вологість, освітленість, властивості грунту, склад води.
Важливим екологічним фактором для популяцій тварин вважають їжу. Кількість і якість їжі впливають на плідність організмів (їх ріст і розвиток), тривалість життя. Встановлено, що дрібним організмам необхідно більше їжі в розрахунку на одиницю маси, ніж великим; теплокровних - більше, ніж організмам з непостійною температурою тіла. Наприклад, синицю лазоревки при масі тіла в 11 г необхідно щороку споживати їжі у розмірі 30% від її маси, співочого дрозда при масі 90 г - 10%, а мишоїда при масі в 900 г - Всього 4,5%.
До біотичних факторів відносять різні взаємини між організмами в природному співтоваристві. Розрізняють взаємовідносини особин одного виду та особин різних видів. Взаємовідносини особин одного виду мають велике значення для його виживання. Багато видів можуть нормально розмножуватися тільки тоді, коли вони живуть досить численною групою. Так, баклан нормально живе і розмножується, якщо в його колонії налічується не менше 10 тис. особин. Принцип мінімального розміру популяції пояснює, чому рідкісні види важко врятувати від зникнення. Для виживання африканських слонів у стаді має бути не менше 25 особин, а північних оленів - 300-400 голів. Спільне життя полегшує пошуки їжі та боротьбу з ворогами. Так, тільки зграя вовків може піймати видобуток великих розмірів, а стадо коней і бізонів може успішно оборонятися від хижаків.
У той же час надмірне збільшення чисельності особин одного виду призводить до перенаселення співтовариства, загострення конкуренції за територію, їжу, лідерство в групі.
Взаємовідносини особин різних видів у співтоваристві можуть бути незалежними. Часто складаються конкурентні взаємини. Особи різних видів конкурують за їжу, територію. Існують симбіотичні взаємини, коли особини одного виду можуть жити і розмножуватися тільки в присутності іншого виду. Розрізняють також і такі типи відносин між особинами різних видів, як співробітництво, паразитизм, хижацтво. Всі форми внутрішньовидових і міжвидових взаємовідносин в співтоваристві відносять до дії біотичних чинників.
Вивченням взаємовідносин особин одного виду в співтоваристві займається популяційна екологія. Головне завдання популяційної екології - вивчення чисельності популяцій, її динаміки, причин і наслідків зміни чисельності.
Популяції різних видів, тривалий час мешкають спільно на певній території, утворюють спільноти, або біоценози. Спільнота різних популяцій взаємодіє з екологічними чинниками середовища, разом з якими воно утворює біогеоценоз.
Великий вплив на існування особин одного і різних видів у біогеоценозі надає лімітуючий, або обмежує, фактор середовища, тобто недолік того чи іншого ресурсу. Для особин всіх видів лімітуючим фактором може бути низька або висока температура, для мешканців водних біогеоценозів - солоність води, вміст кисню. Наприклад, поширення організмів в пустелі обмежується високою температурою повітря. Вивченням обмежуючих факторів займається прикладна екологія.
Для господарської діяльності людини важливо знати лімітуючі фактори, які ведуть до зниження продуктивності сільськогосподарських рослин і тварин, до знищення комах-шкідників. Так, вчені встановили, що обмежуючим фактором для личинок жука-лускуна є дуже низька або дуже висока вологість грунту. Тому для боротьби з цим шкідником сільськогосподарських рослин проводять осушення або сильне зволоження грунту, що призводить до загибелі личинок.
Екологія вивчає взаємодію організмів, популяцій, угруповань між собою, вплив на них факторів середовища проживання. Аутекологія вивчає зв'язку особин з середовищем, а сінекологія - взаємозв'язки популяцій, спільнот і місця існування. Розрізняють абіотичні та біотичні екологічні фактори. Для існування особин, популяцій важливе значення мають лімітуючі фактори. Великий розвиток отримала популяційна і прикладна екологія. Досягнення екології використовуються для розробки заходів охорони видів і співтовариств, у сільськогосподарській практиці.
Класифікація біотичних взаємодій:
1. Нейтралізм - ні одна популяція не впливає на іншу.
2. Конкуренція - це використання ресурсів (їжі, води, світла, простору) одним організмом, який тим самим зменшує доступність цього ресурсу ддя іншого організму.
Конкуренція буває внутрішньовидова і міжвидова.
Якщо чисельність популяції невелика, то внутрішньовидова конкуренція виражена слабо і ресурси є в достатку.
При високій щільності популяції інтенсивна внутрішньовидова конкуренція знижує наявність ресурсів до рівня, що стримує подальше зростання, тим самим регулюється чисельність популяції. Міжвидова конкуренція - взаємодія між популяціями, яке несприятливо позначається на їх зростанні і виживання. При завезенні до Британії з Північної Америки каролінський білки зменшилася чисельність звичайної білки, тому що
каролінська білка виявилася більш конкурентоспроможною. Конкуренція буває пряма і непряма. Пряма - це внутрішньовидова конкуренція, пов'язана з боротьбою за місце проживання, зокрема захист індивідуальних ділянок у птахів або тварин, що виражається в прямих зіткненнях.
При нестачі ресурсів можливо поїдання тварин особин свого виду (вовки, рисі, хижі клопи, павуки, щури, щука, окунь тощо) Непряма - між чагарниками і трав'янистими рослинами в Каліфорнії.

8. Біосфера

8.1. Біосфера: функції живої речовини.

Жива речовина за складом є вся сукупність живих організмів, що мешкають в біосфері. Жива речовина має біомасу, володіє продуктивністю і має особливі в порівнянні з відсталим речовиною властивості. Ці властивості забезпечують найважливіші функції живої речовини.
1. Енергетична функція. Вона визначається властивостями світлочутливого речовини хлорофілу зелених рослин, за допомогою якого рослини вловлюють, акумулюють сонячну енергію, перетворюють її на енергію хімічних зв'язків молекул органічних речовин. Органічні речовини, створені зеленими рослинами, служать джерелом енергії для представників інших царств живих істот.
2. Транспортна функція. Харчові взаємодії живої речовини призводять до переміщення величезних мас хімічних елементів і речовин проти сил ваги і в горизонтальному напрямку. У цьому переміщенні полягає транспортна функція живої речовини.
3. Деструктивна функція. Мінералізація органічних речовин, розкладання відмерлої органіки до простих неорганічних сполук визначає деструктивну функцію живої речовини. Цю функцію в основному виконують гриби, бактерії.
4. Концентраційна функція є накопичення певних речовин у живих істот. Черепашки молюсків, панцирі діатомових водоростей, скелети тварин - все це приклади прояву концентраційної функції живої речовини.
5. Жива речовина перетворює фізико-хімічні параметри середовища. У цьому полягає ще одна головна функція живої речовини - средооб разующая. Наприклад, ліси регулюють поверхневий стік, збільшують вологість повітря, збагачують атмосферу киснем.

8.2. Біосфера: глобальний біогеохімічний кругообіг речовин, потоки енергії.

Життя існує мільярди років. Неорганічне речовину постійно споживається з навколишнього середовища. За цей час воно могло бути витрачено, тому що кількість речовини на Землі звичайно. Кінцеве кількість речовини в біосфері набуло властивість нескінченності через кругообіг речовин. Харчування, дихання і розмноження організмів та пов'язані з ними процеси створення, накопичення розпаду органічної речовини забезпечують постійний кругообіг речовини та енергії.
Біогеохімічний кругообіг речовин - це повторювані взаємопов'язані фізичні, хімічні і біологічні процеси перетворення і переміщення речовини в природі.
Рушійними силами біогеохімічного кругообігу служать потоки енергії Сонця і діяльність живої речовини. У результаті біогеохімічного кругообігу відбувається переміщення величезних мас хімічних елементів, концентрація і перерозподіл акумульованої у процесі фотосинтезу енергії.
Біогеохімічний кругообіг в біосфері є не повністю замкнутим, незначна частина речовини «захороняется». Це призвело до того, що в атмосфері накопичився біогенний кисень, а в земній корі - різні хімічні елементи та з'єднання.
Весь живий світ отримує необхідну енергію з органічних речовин, створених фотосинтезуючими рослинами або хемосинтезирующих мікроорганізмами. Основний канал передачі енергії - це харчова ланцюг від джерела їжі рослин, або продуцентів, до консументам і редуцентам. При цьому утворюються відповідні трофічні рівні.
При кожному черговому переносі з одного трофічного рівня на інший велика частина енергії (до 90%) втрачається у вигляді тепла. Це обмежує число ланок - чим коротше ланцюг, тим більше кількість доступної енергії.
Таким чином, життя на нашій планеті здійснюється як постійний кругообіг речовин, підтримуваний потоком сонячної енергії.
8.3. Біосфера: захисні екрани.
Біосфера тісно пов'язана з космічною середовищем. Кожну секунду на площу в 1 м ² через кордон земної атмосфери з космосу в напрямку земної поверхні влітає більше 1000 заряджених частинок. Космічне випромінювання змогло б за короткий термін розкласти на іони й електрони все повітря атмосфери. Життя на Землі стала б неможливою. Однак цього не відбувається, тому що Земля захищена від космічних променів магнітним полем. Лінії земного магнітного поля відображають космічні промені, що володіють малою енергією, і вони, як правило, не можуть проникнути в нижні шари атмосфери. Лише космічні промені з дуже великою енергією здатні пробити земне магнітне поле і долетіти до поверхні Землі, незалежно від географічної широти.
У магнітосфері заряджені частинки в основному утримуються лініями магнітного поля. При надходженні чергової порції частинок деяка їх частина як би «струшується» в атмосферу. Це створює електричні струми і є причиною геомагнітних бур.
Ще одним захисним екраном Землі є озоновий екран. Озоносфера (озоновий екран) складається з озону - газу синього кольору з різким запахом. Висота його розташування від 10 до 15 км , Максимум - 20-25 км. Озон формується в стратосфері, коли під впливом ультрафіолетових променів молекули кисню розпадаються на вільні атоми, які можуть приєднуватися до інших його молекул. Можлива й інша реакція - вільні атоми кисню можуть приєднуватися до молекул озону з утворенням двох молекул кисню. У стратосфері озон поглинає ультрафіолетові промені сонячної радіації, тим самим захищаючи все живе. В останні роки відзначається виснаження озонового шару. Основною причиною виснаження є застосування хлорфторуглеводородов - фреонів, широко використовуваних у виробництві та побуті як хладореагентов, піноутворювачів, розчинників, аерозолів. Фреони каталізують процес розкладання озону, порушуючи рівновагу між ним і киснем у бік зменшення концентрації озону.

8.4. Біосфера: біологічна різноманітність.

Життя як стійке планетарне явище можлива лише в тому випадку, коли вона різноякісні.
Біологічне різноманіття біосфери включаємо різноманітність всіх видів живих істот, що населяють біосферу, різноманітність генів, що утворюють генофонд будь-якій популяції кожного виду, а також різноманітність екосистем біосфери в різних природних зонах.
Дивовижне різноманіття життя на Землі - це не просто результат пристосування кожного виду до конкретних умов середовища, але і найважливіший механізм забезпечення стійкості біосфери.
Лише деякі види в екосистемі мають значну чисельність, велику біомасу і продуктивність. Такі види називають домінуючими. Рідкісні або малочисельні види мають низькі показники чисельності і біомаси. Як правило, види-домінанти відповідальні за основний потік енергії і є головними средообразователямі сильно впливають на умови життя інших видів. Нечисленні види складають як би резерв і при зміні різних зовнішніх умов вони можуть потрапити до складу домінуючих видів або зайняти їхнє місце. Рідкісні види в основному і створюють видову різноманітність.
При характеристиці різноманітності враховують такі показники, як видове багатство і вирівняність розподілу особин.
Видове багатство виражається відношенням загальної кількості видів до загальної кількості особин або до одиниці площі. Наприклад, у двох спільнотах при рівних умовах мешкає 100 особин. Але в першому ці 100 особин розподіляються між десятьма видами, а в другому - між трьома видами. У наведеному прикладі перший співтовариство має більш багате видове різноманіття, ніж друге.
Припустимо, що і в першому і в другому співтоваристві є 100 особин і 10 видів. Але в першому співтоваристві особини між видами розподіляються по 10 в кожному, а в другому - один вид має 82 особини, а решта по 2.
Як і в першому прикладі, перше співтовариство буде мати більшу вирівняність розподілу особин, ніж друге.
Збереження біологічного різноманіття - неодмінна умова збереження та розвитку природних екосистем, існування всього життя в цілому.

8.5. Біосфера: механізми стійкості.

Біосфера являє собою відкриту систему, яка обмінюється речовиною та енергією з навколишнім середовищем. Це можливо тому, що в екосистемі присутні не тільки автотрофи - виробники органічної речовини, але і гетеротрофи - споживачі й руйнівники органічної речовини. Між процесами створення органічної речовини і його перетворенням і руйнуванням встановлюється відносна рівновага, і екосистема залишається стійкою. Стійкість - це властивість екосистеми, яке проявляється у підтримці свого складу, структури і функцій, а також у здатності відновлюватися в разі, якщо вони будуть порушені. Стійкість біосфери визначається:
- Винятковою різноманітністю живої речовини;
- Взаємозамінністю складових її екосистем;
- Дублюванням ланок біогеохімічних циклів;
- Життєвою активністю живої речовини.
Біологічне різноманіття забезпечує багатство інформаційних, речових та енергетичних зв'язків живого і відсталого речовини, а також взаємозв'язку біосфери з космосом, геосферами, процеси глобального біогеохімічного кругообігу.
Існування кожного виду залежить від безлічі інших видів, знищення одного з видів може призвести до зникнення пов'язаних з ним інших видів. Особини одного виду і продукти їх життєдіяльності, а також їх відмерлі тіла є їжею для інших видів, що забезпечує самоочищення екосистем.
Соціально-економічний розвиток суспільства прийшло і явне протиріччя з обмеженими ресурсовоспроізводящімі і жізнеобеспечнвающімі можливостями біосфери. Відбувається виснаження природних ресурсів суші та океану, безповоротна втрата видів рослин і тварин, забруднення навколишнього середовища, спрощення та деградація екосистем. Тому людство шукає шляхи сталого розвитку суспільства і природи.

8.6. Біосфера: небезпека збіднення біологічного розмаїття видів і екосистем

Біологічне різноманіття - генетичне, видова, Екосистемне - є першопричиною стійкості як біосфери в цілому, так і кожної окремої екосистеми. Життя як стійке планетарне явище можлива лише в тому випадку, коли вона представлена ​​різноманітними видами та екосистемами.
Але в сучасних умовах настільки зросли масштаби господарської діяльності людини, що виникає небезпека втрати біологічного розмаїття. Різні види діяльності людини призводять до прямого або непрямого знищення різноманітних видів і екосистем біосфери.
Можна виділити кілька основних типів деградації навколишнього середовища, які в даний час є найбільш небезпечними для біологічного розмаїття. Наприклад, затоплення або замулення продуктивних земель, їх бетонування, асфальтування або забудова позбавляють диких тварин місць проживання. Обробіток земель нераціональними методами знижує врожаї через ерозію та виснаження родючості грунтів. Рясне зрошення полів може призвести до засолення, тобто до підвищення концентрації солей у грунті до рівня, не стерпного рослинами. Внаслідок чого зникають типові рослини цих місць. Вирубка лісу на великих територіях за відсутності відновлювальних посадок призводить до знищення місцеперебувань диких тварин, зміні рослинності, скорочення її різноманітності. Багато видів зникають з причини їх знищення, а також внаслідок забруднення навколишнього середовища. Більшість видів зникає через знищення природних місць проживання, руйнування природних екосистем. Це і є однією з головних причин збіднення біологічного розмаїття.
8.7. Біосфера: як людина може зберегти біологічну різноманітність.
Під біологічною різноманітністю біосфери розуміють різноманітність всіх видів живих організмів, що складають біосферу, а також все розмаїття генів, що утворюють генофонд будь-якій популяції кожного виду, а також різноманітність екосистем біосфери в різних природних зонах. На жаль, в даний час всілякі види господарської діяльності людини призводять до зниження біологічного різноманіття. Біосфера втрачає біологічне різноманіття. У цьому полягає одна з екологічних небезпек.
Людство ще мало знає про біологічне різноманіття, наприклад, немає ще точних даних про кількість видів у біосфері. Фахівці ще не завжди можуть визначити, які території вимагають особливих заходів охорони та організації на них заповідників. Величезна кількість маловивчених видів, наприклад в тропічних лісах.
Для збереження біорізноманіття необхідно вкладати кошти в його вивчення; удосконалювати природокористування, намагаючись зробити його раціональним; вирішувати глобальні екологічні проблеми на міжнародному рівні.
ЮНЕСКО прийняла конвенцію про Всесвітній спадщині, яка об'єднує природні та культурні пам'ятки. Конвенція закликає піклуватися про об'єкти, які мають цінність для всього людства. Збереження біорізноманіття залежить і від керівників країн, і від поведінки кожного жителя планети.

9 Стійкість природного середовища (екосистем) в Росії.

Стійкість - один з найважливіших параметрів будь-яких систем, в тому числі і екологічних. Вона визначає здатність системи зберігати себе при змінах середовища. У контексті цього визначення стійкість можна вважати синонімом терміна життєздатність. Теоретичні основи якісної та напівкількісної оцінки стійкості складних систем викладені в Web-атласі "Росія як система". У самому загальному вигляді в зазначеній роботі показано, що життєздатність систем визначається трьома групами її параметрів - обсягом (масою речовини системи), продуктивністю (швидкістю самовідтворення речовини системи) та структурної гармонійністю. Стосовно до екологічним системам кількісний вимір перших двох груп параметрів добре відпрацьовано класичної біогеографія. Методи розрахунку структурної гармонійності екосистем (третій компонент) розроблені нами і викладені в "Атласі біологічного різноманіття Європейської Росії і суміжних територій" (М., ПАІМС, 1996).
Рівень потенційної стійкості корінних екосистем Росії, тобто рівень стійкості екосистем до їх трансформації людиною, зображений на наступній карті
Максимум стійкості припадає на лісостеп Європейської Росії, Передураллі і середню тайгу Сибіру, ​​на північ і на південь стійкість систем знижується. Мінімум у Росії спостерігається в арктичних пустелях. Так, як до Росії заходить лише самий край туранских пустель, рівень їх стійкості ще досить високий.
Європейська лісостеп - поєднання дібров і лучних степів - безумовно, в межах Росії оптимальна зона життя. Що стосується Сибіру, ​​то відступ тут максимальної стійкості на північ, безумовно, пов'язано із загальною екологічною молодістю тутешньої лісостепу. Нагадаємо, що якщо в європейській лісостепу основний лесообразующей породою є дуб - порода клімаксу - завершальній стадії екологічної сукцесії, то в Сибіру його змінює береза ​​- піонерна порода, перша селян на нелісових ділянках.
Високий потенціал стійкості корінних екосистем у найзагальнішому вигляді визначає здатність природного середовища повертатися до вихідного стану у випадках як природних (наприклад, кліматичних), так і антропогенних впливів. У цій якості саме стійкість екосистем задає ширину "коридору можливостей" для господарського розвитку людської цивілізації, всі форми якої здатні змінювати природу. Навіть втративши значну частину своєї площі, корінні екосистеми стійких типів продовжують забезпечувати незмінність режиму природних циклів, продукування біомаси, утилізації шкідливих для живих організмів речовин. Ця особливість пов'язана з оригінальною роллю грунтів - резервуарів "пам'яті" екосистеми - зберігають багато початкові якості екосистем навіть після антропогенної трансформації території. Подібні можливості стійких екосистем добре ілюструє карта нарушенности природних екосистем
На наведеній карті видно, що потенційна стійкість екосистем Росії практично всюди в тій чи іншій мірі знижена за рахунок заміни корінних типів екосистем, менш стійкими антропогенними похідними (агроценозами або вторинними лісами) або повним знищенням при забудові і урбанізації. При цьому максимальні за площею впливу характерні саме для районів з самими стійкими природними комплексами. У Росії кажуть: - "Хто везе, на того і валять". Стійкі екосистеми південної тайги і лісостепу Росії зберігали можливість досить автономного, без підживлення з боку, розвитку індустріальної цивілізації останніх півтора століть незважаючи на максимальну втрату природних комплексів.
Степу Європейської частини Росії були вдруге (після закидання в період серйозної загрози з боку степових кочівників в XIII - XVII ст.) Освоєні в XVIII - XIX ст., Тобто вже на тлі досить високо розвиненого в технічному відношенні сільського господарства. З іншого боку, володіючи найбільш високою і стабільною врожайністю, ці степи випробували в соціалістичний період найбільш важкі наслідки гонитви за зростанням орного клину, "боротьби з травопільної системою" і т.п. У той же час запас стійкості екосистем забезпечував можливості господарського розвитку при кардинальної модернізації та підвищення енергоозброєності людини. Характерно, що райони з високою стійкістю природних умов у значній мірі корелюють з районами високої стійкості (життєздатності) соціуму. Навпаки, в більш південних степах і напівпустелях (Прикаспій) і на Півночі - у тундрах природні умови через власну нестійкості біоти істотно обмежують сваволю людини у виборі варіантів і інтенсивності господарської діяльності. Відповідно, і соціум цих регіонів набагато менш стійкий. Саме з цим пов'язане переважне збереження в сухих степах, напівпустелях, тундрі і північній тайзі традиційних форм природокористування. Індустріальна цивілізація тут присутня зазвичай у формі анклавів, існування яких можливе лише при постійній підтримці (ресурсами, людьми, енергією) з більш стійких районів. Ці анклави виглядають як чужорідне тіло всередині регіону і найбільш руйнівно впливають на його природу.
Незважаючи на високий рівень стійкості екосистем південної тайги і лісостепу Європейської Росії, загроза втрати природного балансу і непрогнозованого руйнування всіх форм господарювання (особливо сільського господарства) цих районів були усвідомлені ще у сталінський період. В кінці 40-х рр.. був прийнятий план масового створення лісосмуг і штучних водойм. Реалізація плану повинна була істотно підвищити стійкість екосистем степів півдня Росії. На жаль, план не був реалізований повністю. Але навіть у своїй реалізованої частині він не повністю досяг бажаних результатів, оскільки частина лісосмуг була висаджена "гніздовим методом" Т. Д. Лисенко і загинула практично відразу ж, на створення ж ставків з самого початку не відпускалося достатніх коштів і вони здебільшого були прорвані першим же високим паводком. У міру того, як план забувався, а дефіцит хліба в країні зростав, почалося масове зведення лісосмуг - великими тракторами зручніше обробляти великі масиви та лісосмуги заважали.
На останній карті наведено показник, що відображає сучасний рівень стійкості екосистем, що враховує як втрати площі корінних природних комплексів, так і зниження життєздатності антропогенних екосистем (агроценозів, вторинних лісів та ін.) На карті видно, що в регіонах з найбільш сприятливими (комфортними) умовами життя людини та господарського розвитку практично вичерпані можливості розвитку за рахунок ресурсів природного середовища. Це не може не викликати серйозних побоювань - основний регіон-донор населення країни і один з трьох головних центрів стійкості її соціуму знаходиться в зоні максимального зниження стійкості екосистем. Зниження стійкості підвищує його вразливість до антропогенної трансформації, що вкрай небезпечно для збереження здоров'я не тільки населення Чорнозем'я, але й Росії в цілому.
У цьому відношенні з трьох основних центрів підвищеної життєвості соціуму в найбільш сприятливому становищі опиняється Північнокавказький. Так, як в Росії це самий архаїчний (з етнічним рівнем соціальної пам'яті) центр, його зв'язку з середовищем проживання найбільш тісні. Можливо, саме більш високе збереження стійкості його екосистем сприяє успішності його боротьби з власне російськими центрами.

Висновок.

Для екосистеми, що складається з безлічі видів різного еволюційного рівня, вплив всього комплексу біотичних факторів завжди являє собою складну систему взаємодій, в якій, наприклад, мікроклімат на поверхні грунту у великій мірі залежить від видового складу і ступеня розвитку верхніх ярусів рослинності, нори риють тварин змінюють умови аерації і дренування грунту і впливають на умови існування рослинності.
Повний облік всіх взаємовпливів абіотичних і біотичних факторів у природних екосистемах виявляється майже неможливим, тому в реальних умовах доводиться обмежуватися аналізом лише найбільш важливих факторів, що визначають не конкретні особливості, а тільки тип екосистеми.
Це дозволяє визначати більш-менш надійно тільки напрямок змін екосистеми як її можливої ​​реакції на певні зміни абіотичних умов, зокрема, спричинені людською діяльністю. Конкретний хід таких змін завжди повинен відслідковуватися в реальному часі системою моніторингу природного середовища - регулярного контролю параметрів екосистем.
Головним завданням створення даної роботи було, ознайомлення з поняттям екосистем в екології, факторами, що впливають на них і проблемами їх взаємозв'язку з людиною. Проробивши цю роботу, я спробувала донести всю ту важливість і актуальність проблем, пов'язаних з екосистемами, навела приклади та шляхи вирішення даних проблем. Також були описані основні закони екології, детально розгляді чинники впливають на середовище проживання людини. Актуальність моєї роботи однозначна! Кожній людині необхідно знати основні закони, процеси, особливості, що відбуваються і властиві екосистемам, і екології в цілому. Це все необхідно знати, щоб спробувати звести до мінімуму негативний вплив життєдіяльності людини на навколишню природу, тому що не буде природи, не буде й життя на землі ....

Список літератури

1. Хімія навколишнього середовища / За ред. Дж. О. М. Бокріс-М: Хімія 1982р.;
2. Шустов С. Б., Шустова Л.В. Хімічні основи екології. М: Освіта, 1995.;
3. Екологія. Навчальний посібник. М: Знання 1997р.
4. Горєлов А.А. Екологія: навчальний посібник. - М.: Центр. 1999.
5. Гуляєв С.А., Жуковський В.М., Комов С.В. Основи природознавства. / Навчальний посібник. - Єкатеринбург.: УралЕкоЦентр, 2001. - 560 с.
6. Моисеев Н. Н. Людина і біосфера. - М.: Молода гвардія, 1995. - 302 с.
7. Ніколайкін М.М., Ноколайкіна Н.Є., Мелехова О.П. Екологія. - М.: Дрофа, 2004.
8. Петров В.В. Екологічне право Росії. - М.: Видавництво БЕК. 1995.

9. www.postupim.ru/9/himiya/853.shtml

10. Www.krugosvet.ru

11. Www.naveki.ru


Додаток 1




Додаток 2

 

Дія температурного чинника на живі організми

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Екологія та охорона природи | Реферат
188.9кб. | скачати


Схожі роботи:
Екосистеми
Прісноводні екосистеми
Екосистеми світового океану
Водні екосистеми Башкортостану
Екосистеми основних ландшафтних зон
Імеретинська низовина Вплив будівництва курортного селища олімпійське село на екосистеми
Імеретинська низовина Вплив будівництва курортного селища олімпійське село на екосистеми 2
© Усі права захищені
написати до нас