Потоки энергии в экосистемах

Все компоненты экосистем находятся в состоянии постоянного обмена веществом и энергией. Источник энергии для Земли — Солнце. Энергия солнечного излучения включается в биологический круговорот через фотосинтез.

В процессе фотосинтеза продуценты поглощают из воздуха углекислый газ, из почвы — воду и минеральные вещества. Используя энергию Солнца (всего около 0,1%), продуценты создают из них сложные органические соединения (углеводы, белки, жиры, органические кислоты и др.), из которых строят свой организм. Более половины этой энергии расходуется на дыхание, другая часть переносится по пищевым цепям экосистемы.

При поедании травоядными животными (консументами 1-го порядка) растений большая часть энергии пищи расходуется на различные процессы жизнедеятельности. Энергия превращается при этом в тепло и рассеивается. В природе лишь 10 % энергии пищи переходит во вновь построенное вещество тела животного следующего трофического уровня.

Правило 10 % - из низшего на более высокий трофический уровень (продуценты - первичные консументы - вторичные консументы и т.д.) переходит около 10 % энергии.

В цепи 1-го порядка: продуцент => консумент => человек — до человека доходит в 100 раз меньше энергии, чем ее содержится в продуценте. Наиболее экономное расходование энергии в пищевой цепи: продуцент => человек. Потери энергии в ней происходит в 10 раз меньше.

Правило 1 % - изменения энергетики природной экосистемы в границах 1% выводит ее из равновесного состояния.

Накопленная растениями энергия, передаваясь от организма к организму по пищевым цепям, реализуется во всех направлениях жизни и постепенно полностью рассеивается в виде тепла.

Термин «природопользование» является одним из распространенных в литературе. Природопользование – теория и практика рационального использования человеком природных ресурсов; сфера общественно-производственной деятельности, направленной на удовлетворение потребностей человечества, на улучшение использования естественных ресурсов биосферы. Выделяют два типа природопользования: рациональное и нерациональное. Последнее, как правило, ведет к исчерпанию природных ресурсов, подрыву восстановительных сил биосферы, снижению оздоровительных и эстетических качеств, т. е. это система деятельности, не обеспечивающая сохранения природно-ресурсного потенциала природы.

Рациональное природопользование – это система деятельности, призванное обеспечить экономное использование природных ресурсов и их воспроизводства с учетом перспективных интересов развивающегося народного хозяйства и сохранения здоровья людей. Основные принципы рационального природопользования показаны на рис.

Освоение

Преобразование

Изучение

Охрана

Охрана

зация

В понятие о рациональном освоении природных ресурсов и условий входит наиболее полное использование достоинств среды и экономичное получение энергии, сырья; целенаправленное преобразование рассчитано на умножение и обогащение природных ресурсов и на улучшение природных условий. Охрана ресурсов среды означает поддержание их качеств, благоприятных для ведения хозяйства, а преобразование – их улучшение (мелиорация, рекультивация земель и др.).

Основные этапы развития экологии (самостоятельно)

Вопросам взаимоотношения человека и среды уделяли внимание виднейшие представители человечества: Леонардо да Винчи (вода - организм -человек); М. В. Ломоносов (воздух — тепло — человек) и др. Но накопление экологических знаний шло в основном в сфере зоологии и анатомии. Качественный скачок произошел в середине XIX веке, когда экология оформилась как самостоятельное ответвление анатомии, зоологии, ботаники (первый этап развития экологии). По сути, это была лишь биоэкология. Основоположники ее — Ч. Дарвин, Э. Геккель и профессор МГУ К. Рулье. В начале XX в. появились первые экологи, которые трудились в заповедниках, занимаясь в основном наблюдениями за животным и растительным миром, анализом изменения их численности (популяций). Чаще их именовали «естественниками».

Позднее в биоэкологию входят другие науки: о климате (Ю. Ганн, А. Воейков), о почвах и покровах земли (А. Гумбольдт, В. Докучаев), ландшафтах (Л. Берг) и др. Следует отметить особую роль трудов В. И. Вернадского (1863—1945),который первым применил количественный анализ в экологии, раскрыл понятие о биосфере Земли в комплексе (сам термин «биосфера» — название монографии В. И. Вернадского, вышедшей в 1926 г.). Он настолько опередил свое время, что только на третьем этапе развития этой науки, когда она сформировалась как всеобщая (глобальная) экология и стала учитывать влияние человеческой деятельности на все условия ОС, стало понятно, как далеко Вернадский заглядывал в будущее.

В конце второго этапа развития экологии (1945-55 гг.) к биологам добавились медики, агрономы, лесоводы, и т. д. Стали отрабатываться нормативы взаимодействия человека и ОС, принципы инженерного подхода к защите среды. Второй этап завершился, когда человек осознал, какой вред может принести неконтролируемое развитие крупной промышленности природе. Начался «экологический бум», вызванный интенсификацией промышленной деятельности человека, исчезновения биоматресурсов. До этого ресурсы успевали восстанавливаться, теперь же цепочка нарушилась.

Третий этап развития экологии характеризуется деятельностью таких ученых, как Б. Кóммонер, Ю. Одум, С. Шварц (российский академик, умерший в 1976 г., один из создателей экологии человека), А. Молчанов (разработавший основы математической экологии) и др. Сейчас у экологии две основные функции — прогностическая и формирующая. Первая, как правило, удел деятелей науки, вторая — всеобщая, опирающаяся на прогноз, грамотность человека.

Тема 3. Развитие производительных сил и антропогенное воздействие на окружающую среду (самостоятельно)

В конце ХХ ст. сохранение среды обитания людей стало одной из важных проблем человечества. Резкое обострение экологических проблем сегодня присуще большинству стран света. Его определил сегодняшний уровень научно-технического прогресса и стремительное увеличение населения на Земном шаре, особенно во второй половине ХХ ст. Для многих стран света было характерным бурное развитие промышленного и сельскохозяйственного производства, строительства, транспорта, сферы услуг. Это, в свою очередь, сопровождалось, во-первых, возникновением больших городов, городских мегаполисов и технополисов как среды обитания человека с качествами, не присущими природной среде обитания, во-вторых – требовало привлечения в производство дополнительного количества ресурсов. Следствием этого стало уменьшение отдельных жизненно-важных ресурсов – лесных, земельных и водных, а также чрезмерное загрязнение окружающей среды во многих регионах земли. Рассмотрим специфику воздействия каждого вида человеческой деятельности на биосферу в целом и на ее компоненты в частности.

Дата добавления: 2014-01-20