Основные экологические понятия и термины
Основные экологические понятия и термины
Основной
(элементарной) функциональной единицей биосферы есть экосистема. Экосистема —
единый естественный комплекс, образованный за длинный период живыми организмами
и средой, в которой они существуют, и где все компоненты тесно связаны обменом
веществ и энергии. Но, в соответствии с представлением Ю. Одума, не всякая
комбинация жизнь-среда — может быть экосистемой. Ею может стать лишь среда, где
имеет место стабильность и четко функционирует внутренний кругооборот веществ.
Выделяют микроэкосистемы (пенек с грибами, небольшое болото), мезоэкосистемы
(участок леса, озеро, водохранилище) и макроэкосистемы (континент, океан).
Глобальной экосистемой есть биосфера нашей планеты. Часто экосистему
отождествляют с биогеоценозом. И. Дедю считает, что категории экосистема и
биогеоценоз совпадают на уровне растительной общности и принципиально
различаются лишь выше и ниже этого уровня. «Экосистема» — понятие более общее.
Компоненты биогеоценоза — биотоп и биоценоз. Биотоп — однородное за
абиотическими факторами среды пространство, занятое биоценозом (то есть место
жизни вида, организма), а биоценоз — сообщество организмов (продуцентов,
консументов и редуцентов), которые живут в границах одного биотопа. Понятие
«биоценоз» — условное, поскольку вне среды существования организмы жить не
могут, но ним удобно пользоваться в процессе изучения экологических связей
между организмами.
В
зависимости от местности, отношение к человеческой деятельности, степени
насыщения, полноценности и т.п. различают биоценозы суши, воды, естественные и
антропогенные, насыщенные и ненасыщенные, полночленные и неполночленные.
Во
время изучения экосистем характеризуют: 1) их видовой или популяционный состав
и количественное соотношение видовых популяций; 2) пространственное
распределение отдельных элементов; 3) совокупность всех связей, в первую
очередь - цепей питания.
Экосистемы
— открытые термодинамические функционально целостные системы, которые
существуют за счет поступления из окружающей среды энергии и частично вещества
и которые саморазвиваются и саморегулируются.
Одним
из важных экологических понятий есть гомеостаз. Гомеостаз — состояние
внутреннего динамического равновесия естественной системы (экосистемы), которое
поддерживается регулярным восстановлением ее основных элементов и
вещественно-энергетического состава, а также постоянным функциональным
саморегулированием компонентов. Гомеостаз есть характерным и необходимым для
всех естественных систем — от атома и организма к космическим образованиям.
Все
популяции имеют свойства, благодаря которым они поддерживают свою численность
на оптимальном уровне в условиях среды, которые постоянно изменяются. Эти
свойства и являются гомеостазом.
Вид
(биологический) — совокупность организмов с родственными морфологическими
признаками, которые могут скрещиваться друг с другом и имеют общий генофонд.
Это основная структурная единица в системе живых организмов. Вид подчинен роду,
но имеет подвиды и популяции. Виды имеют морфологические,
физиолого-биохимические, эколого-географические (биогеографические) и
генетические характеристики.
Популяция
— совокупность особей одного вида с одинаковым генофондом, которая живет на
общей территории на протяжении многих поколений.
Естественная
среда — это все живое и безжизненное, что окружает организмы и с чем они
взаимодействуют. Различают воздушную, водную и грунтовую среду, последним может
быть и тело другого организма (для паразитирующих организмов).
Основные
экологические понятия и термины
Биомасса
— это общая масса особей одного вида, групп видов или сообщества в целом
(растения, животные, микроорганизмы), которое приходится на единицу поверхности
(объема), места. проживания (в сыром или сухом виде). Выражают биомассу в
килограммах на гектар, граммах на квадратный или кубический метр или в джоулях
(единицах энергии). Наибольшую биомассу на суше среди гетеротрофов имеют
беспозвоночные и грунтовые микроорганизмы (биомасса дождевых червей может
достигать 1000—1200 кг/га), около 90% биомассы биосферы приходится на биомассу
наземных растений, которые с помощью. фотосинтеза — биосферного процесса —
усваивают свободную энергию и обеспечивают существование всего живого. Началом
биологического кругооборота веществ есть именно фотосинтез. Но механизм
фотосинтеза остается тайной для ученых и поныне. Есть несколько гипотез,
которые объясняют механизм этого явления. Одна из последних - фотовольтаичная
Г. Комисарова.
Наибольшей
есть биомасса тропических лесов (до 1700 т/га), а наименьшей — тропических и
субтропических пустынь (около-2,5 т/га). Биомасса луговых степей составляет 250
ц/га (наземная), лесной полосы (Полесье) -до 3500—4000 (наземная) и 960 ц/га
(подземная).
Наземные
растения за массой почти в 100 раз превышают наземных животных, а масса
травоядных в столько же раз большая за массу хищников.
Скорость
продуцирования биомассы на данной площади за единицу времени называют
биопродуктивностью. Она может быть первичной (производительность, продуцентов)
и вторичной (биомасса, которую продуцируют консументы и организмы которые
разлагаются).
Первичная
производительность материков составляет около 53 млрд т органического вещества,
Мирового океана — до 30 млрд т. На суше основным источником первичной биомассы
являются тропические леса, леса Полесья и Сибири, в океане — зоны подъема
обогащенных фосфором и азотом глубинных вод возле материков в тропиках, а также
материковые мели холодных морей.
Подсчитано,
что ныне ежегодной биомассы планеты, которую собирает человечество, уже
недостаточно для питания населения Земли, а вся биосфера способная прокормить
не большее 7-10 млрд человек. Поэтому в ближайшее время следует прекратить
обеднение биосферы и повысить ее производительность менимум вдвое.
На
протяжении последних десятилетий все более часто употребляется термин
«агроценоз». Агроценозы — молодые биоценозы, которые формируются в наше время,
характеризуются видовой бедностью и однообразием и поддерживаются человеком
благодаря разработанной ею системе агротехнических и агрохимических мероприятий.
Это вторичные, видоизмененные человеком биогеоценозы (поля, огороды, сады,
подводные плантации мидий и т.п.).
В
агроценозах регуляторные связи очень ослаблены, что приводит к резкому
увеличению численности вредителей и возбудителей разных болезней. Но агроценозы
дают человечеству до 90 % продуктов питания.
Агроценозы
- результат экстенсивного разорения земель, суперирригаций и неграмотных
мелиораций, активного выпаса скота, вырубки лесов, суперхимизации земель, а
также продолжительного выращивания одних и тех же культур на одних и тех же
полях. Они существуют сравнительно с естественными очень непродолжительное
время (зерновые агроценозы — год, садовые — 30-40 лет).
Агроценозы
— следствие антропогенного обмена веществ, которое есть экологически очень
несовершенным, незамкнутым, так как на входе этого обмена являются естественные
ресурсы, а на выходе — агрохимические, промышленные и бытовые отходы, которые
не возвращаются на производство, не депонируются и не разлагаются, как это
обычно происходит в биосфере миллионы лет.
Важными
есть также понятие биологический маленький и геологический большой кругооборот
веществ, а также круговороты воды, азота, углекислого газа как главнейших, с
экологической точки зрения, компонентов атмосферы, а также кругообороты серы,
фосфора, углерода как важнейших жизненных веществ биосферы.
Кругооборот
веществ — это их многоразовое участие в естественных процессах, которые извечно
происходят в геосферах. Большую роль в кругооборотах веществ, а точнее
химических элементов, играют живые организмы, на что впервые обратил внимание
французский ученый Ж. Ламарк. В. Вернадский исследовал этот вопрос и
сформулировал основные законы биогеохимического кругооборота.
Маленький,
или биологический (биотический), кругооборот имеет место в границах маленьких
экосистем, большой (геологический) в границах планеты, между океанами и
континентами. Во время кругооборота происходит кругообразная циркуляция веществ
между воздухом, грунтом, водой, растениями, животными и микроорганизмами,
минеральные вещества, нужные для жизни, поглощаются, трансформируются,
поступают из окружающей среды в состав растительных организмов, а от них через
цепи питания в виде органических веществ — к животным, дальше через звено
редуцентов - сновс в окружающую среду (в грунты, воды, воздух) в виде
неорганических веществ.
Благодаря
наличию в атмосфере и гидросфере большого резервного фонда углерода, азота,
кислорода, серы, фосфора круговороты могут относительно быстро
саморегулироваться.
Во
время биологического кругооборота происходят очень характерные изменения
энергии в процессе перехода с одного трофического уровня на другого. В
трофический кругооборот экосистемы в среднем поступает около 1 % солнечной
энергии, на следующие высшие трофические равные из низших переходит лишь 10 %
усвоенной организмами энергии, а 80-90 % рассеиваются в экосистеме в виде
тепла. Растения используют солнечную энергию с эффективностью от 0,1 до 1 %.
Растенеядные животные потребляют около 10 % энергии, аккумулированной
растениями, хищники — до 10 % накопленной травоядными животными (их биомассы),
то есть всего около 0,001 % солнечной энергии, которая поступает на Землю. Этот
факт разрешил построить экологические пирамиды биомасс, энергии, экосистем.
Приведем
еще несколько важных экологических понятий.
Гомеостаз
— состояние внутреннего динамического равновесия естественной системы, которая
поддерживается путем регулярного восстановления основных ее структур,
вещественно-энергетического состава т.е. постоянной функциональной
саморегуляции ее компонентов. Это состояние характерный для всех природнил
систем — от атома и организма к Галактике.
Иерархия
экосистем - функциональное подчинение (принадлежность мелких и простых систем к
больших и более сложных) экосистем разного уровня организации. Иерархический
ряд имеет такой вид: биогеоценоз — биогеоценотический комплекс - ландшафт
(ландшафтная провинция) - естественный пояс - биогеографическая область
(подсфера биосферы, или экосистема суши, океана, атмосферы, глубин Земли) -
биосфера. Экосистемы каждого уровня имеют свой кругооборот веществ.
Катаценоз
— заключительная стадия вымирания биотической общности, деградация биотической
среды.
Климакс
— завершающая фаза биогеоценотической сукцессии; завершающий этап развития
биогеоценозов в данных условиях существования; завершающая довольно стойкая
фаза (не изменяется на протяжении десятилетий) естественной биогеноценотической
су-кцессии, которая наибольшее отвечает экологическим условиям данной местности
в определенный период геологического времени.
Негентропия
— величина, обратная энтропии; мера отдаленности от состояния энергетического
равновесия, стремление к неравномерности. Негентропия увеличивается с
возрастанием организованности системы. Организмы и экосистемы имеют
значительную негентропию.
Принцип
Реди — живое происходит от живого, а между живым и безжизненным веществом
существует непереходная граница.
Сукцессия
- последовательное изменение биоценозов, которое возникает на одной и той же
территории (биотопе) под влиянием естественных или антропогенных факторов.
Список литературы
Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://ecosoft.iatp.org.ua/