Основной закон экологии. Гомеостаз и сукцессия системы

Круговорот веществ в биосфере. Проблема утилизации ксенобиотиков

Все вещества, находящиеся на Земле, вовлечены в большой (геологический) и малый (биотический), процесс круговорота, причём малый является частью большого. Большой длится сотни тысяч и миллионы лет. Он заключается в следующем: горные породы подвергаются разрушению и выветриванию, продукты разрушения сносятся потоками воды в Мировой океан. Там они образуют морские апластования и лишь частично возвращаются на сушу с осадками или извлечёнными морскими организмами. Крупные и мелкие гестектонические изменения, т.е. опускание материков и поднятие морского дна и приводит к тому, что эти апластования возвращаются на сушу, и процесс начинается вновь.

Биологический цикл – это круговорот химических веществ из неорганической среды через растения и живые организмы обратно в неорганическую среду с использованием солнечной энергии.

Биогеохимический круговорот.

фотосинтез

Круговорот CO2.

млрд. т.

Поверхностные воды – это озёра, внутренние моря, текущие горы.

Почвенные, подземные воды (800 м) – 0,31%

Ледники – 2,15%

Океаны – 97,2%

В атмосфере – 0,001%

Круговорот фосфора.

Фосфаты потребляются растениями и используются для синтеза органических веществ. При разложении бактериями мёртвой органики фосфаты возвращаются в почву и снова используются растениями, часть уносится в море и используется фитопланктоном даже по пищевым цепям. Часть фосфора может вернуться на сушу.

Круговорот азота.

Наибольшая часть азота сосредоточена в атмосфере, основную массу которой и составляет свободный азот. Однако свободный азот в атмосфере могут использовать немногие, например, бактерии и синезелёные водоросли. Азот превращает также в нитраты и нитриты грозовые разряды. Нитраты и нитриты циркулируют в биосферу.

Круговорот углерода.

Источник углерода используется автотрофными растениями.

Экологические законы Б. Коммонера. Их содержание.

Б.Коммонер обобщил системность экологии как науки в виде 4 законов:

1) Все связано со всем; 2) Все должно куда-то деваться (энергия не исчезает, а куда-то переходит) загрязнители, попадающие в реки, в конечном счете оказываются в моря и океанах и с их продуктами возвращаются к человеку.; 3) Природа знает лучше. Любое действие человека не остается бесследным. (Мы должны приспосабливаться к природе); 4) Ничто не дается даром (человек пытается выкачать из природы все).

Понятие сукцессия. Виды сукцессий и закономерности сукцессионного процесса. Агроценоз. Любая экосистема, приспосабливаясь к изменениям внешней среды, находится в состоянии динамики. Самый простой тип динамики- суточный. Это изменения в поведении животных. Одни из них более активны днем, другие – в сумерки, третьи- ночью. Периодически повторяющуюся динамику назыв. циклическими изменениями, а направленную динамику назыв. поступательной. Для поступательной динамики характерным яв. либо внедрение в экосистемы новых видов, либо смена одних видов другими. В конечном счете происходят смены биоценозов и экосистем в целом. Этот процесс назыв. сукцессией. Бывают первичные и вторичные сукцессии. Под первичной понимают сукцессии, развитие которой начинается на изначально безжизненном субстрате. Можно выделить последовательные стадии сукцессии, под которыми понимается смена одних экосистем другими, а сукцессионные ряды заканчиваются относительно мало изменяющимися экосистемами. Их назыв. климаксными, коренными или узловыми. Специфические закономерности сукцессии заключаются в том, что каждый из них присущ тот набор видов, которые характерны для данного региона, наиболее приспособлены к той или иной стадии развития сукцессионного ряда. Причины сукцессии: сукцессионные смены связывают с тем, что существующая экосистема создает неблагоприятные условия для наполняющих ее организмов. Также причиной яв. человек. Им было разрушено много коренных (лесов, елей) экосистем. Вторичные сукцессии - начинаются обычно не с нулевых значений, а возникают на месте нарушенных или разрушенных экосистем. Различаю также автотрофные и гетеротрофные сукцессии. К гетеротрофным сукцессиям относятся те, которые протекают в субстратах, где отсутствуют живые растения, а участвуют лишь животные. Общая динамика развития сукцессии. 1) Появление первых живых организмов. 2) Увеличение видового состава 3) Изменение среды обитания 4) Образование почв и микроклимата 5)Увеличение трофических цепей и их усложнение.

6) Уменьшение коли-во экологических ниш. 7)увеличение продуктивности.

Гомеостаз - это состояние подвижно-стабильного равновесия экосистемы (гомео - тот же, стазис - состояние).

Равновесие в экосистемах поддерживается процессами с обратной связью.

Рассмотрим простейшую экосистему: заяц-рысь, состоящую из двух трофических уровнях.

	Рост популяции жертвы (заяц).		Рост популяции хищника (рысь).

Когда численность зайцев невелика, каждый из них может найти достаточно пищи и удобных укрытий для себя и своих детёнышей. Т.е. сопротивление среды невысоко, и численность зайцев увеличивается несмотря на присутствие хищника. Изобилие зайцев облегчает рыси охоту и выкармливание детёнышей. В результате численность хищника также возрастает. В этом проявляется обратная положительная связь. Однако с ростом численности зайцев уменьшается количество корма, убежищ и усиливается хищничество, т.е. усиливается сопротивление среды. В результате численность зайцев -снижается. Охотиться хищникам становится труднее, они испытывают нехватку пищи и их численность падает. В этом проявляется обратная отрицательная связь, которая компенсирует отклонения и возвращает экосистему в исходное

состояние.

Подобные колебания происходят периодически вокруг некого среднего уровня.

При некоторых условиях обратная связь может быть нарушена. Например, на зайцев стал охотиться другой хищник, или среди зайцев возникла инфекционная болезнь. При этом происходит нарушение сбалансированности системы, которое может быть обратимым или необратимым. Роль помех могут играть и абиотические факторы. Засуха нижает продуктивность растений и ограничивает пищу для зайцев, что немедленно отразиться на хищнике.

При появлении помех в системе «заяц-рысь» станет меньше и зайцев и рысей. Стабильность системы в целом не нарушается, но объём трофических уровней изменится. При этом новый уровень стабильности опять будет обеспечиваться механизмами обратной связи.

Понятно, что давление помех не может быть беспредельным. При массовой гибели зайцев экосистема за счёт обратной отрицательной связи не может компенсировать отклонения. Тогда данная система прекратит своё существование.

Та область, в пределах которой механизмы отрицательной обратной связи способны сохранить устойчивость системы, хотя и в изменённом виде, называют гомеостатическим плато.

Экосистемы тем стабильнее во времени и пространстве, чем они сложнее, т.е. чем больше видов организмов и пищевых связей.

Дата добавления: 2015-04-24