Экологические системы

Содержание: 

 

Введение 

      Живые организмы и их неживое (абиотическое) окружение неразделимо связаны  друг с другом, находятся в постоянном взаимодействии. Любая единица (биосистема), включающая все совместно функционирующие организмы (биотическое сообщество) на данном участке и взаимодействующая с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенные структуры и круговорот веществ между живой и неживой частями, представляет собой экологическую систему.

      Экологическая система, или экосистема, — основная функциональная единица в экологии, так как в нее входят организмы и неживая среда — компоненты, взаимно влияющие на свойства друг друга и необходимые условия для поддержания жизни в той ее форме, которая существует на Земле. Термин «экосистема» впервые был предложен в 1935 г. английским экологом  А. Тенсли (1871—1955).

   

      

   Само  же представление об экосистеме возникло значительно раньше. Упоминание об единстве организмов и среды можно найти в самых древних письменных памятниках истории. Однако только в конце XIX в. Стали появляться высказывания такого рода, при этом практически одновременно в американской, европейской и русской литературе (К. Мебиус, 1877; С. Форбс, 1877; В. Докучаев, 1886 и др.).

   В настоящее время широкое распространение  получило следующее определение экосистемы. Экосистема — это любая совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может осуществляться круговорот веществ. По Н. Ф. Реймерсу (1990), экосистема — это любое сообщество живых существ и его среда обитания, объединенные в единое функциональное целое, возникающее на основе взаимозависимости и причинно-следственных связей, существующих между отдельными экологическими компонентами. Следует подчеркнуть, что совокупность специфического физико-химического окружения (биотопа) с сообществом живых организмов (биоценозом) и образует экосистему. А. Тенсли (1935) предложил следующее соотношение:  Экосистема = Биотоп + Биоценоз

 

Глава 1.

1.1 Экология

     Термин «Экология» впервые был введён в 1869 году Геккелем. По определению Геккеля «Экология» - наука об экономии природы (наука о жилище – греч.). Экология – наука об отношении организма или групп организмов к окружающей среде в соответствии с уровнем организации окружающей жизни.

   Существует  два вида экологии:

1. Аутэкология – взаимоотношение со средой отдельного организма.
2. Синэкология – комплексное изучение групп организмов, составляющих определённое единство.

     Экология  быстро развивается на стыке с  другими науками. Существует эерографическая, химическая, математическая экологии.

Задачи  экологии как науки:

1. Исследование закономерности организации жизни, в т.ч. и в связи с антропогенным воздействием на отдельные экологические системы и всю биосферу в целом.
2. Создание научной основы рационального использования природных ресурсов.
3. Восстановление нарушенных природных систем.
4. Регулирование численности популяции живых организмов.
5. Сохранение эталонных участков биосферы.

Экологические факторы и их действия

     Экологический фактор – это любое условие среды, способное оказать прямое или косвенное воздействие на живые организмы хотя бы на одной из фаз их развития.

   Экологические факторы делятся на две категории:

1. Факторы неживой природы или абиотические факторы.
2. Факторы живой природы или биотические факторы.

   Абиотические  факторы в свою очередь делятся  на:

1. Климатические (освещённость, температура, влажность, атмосферное давление, скорость движения ветра)
2. Почвенно-грунтовые (плотность, механический состав, влагоёмкость, воздухопроницаемость)
3. Орографические (рельеф, высота над уровнем моря)
4. Химические (газовый состав воздуха, количество растворённых в воде солей и т.д.)

   Биотические факторы в свою очередь делятся  на:

1. Зоогенные (животный мир)
2. Фитогенные (факторы растительности)
3. Микробиогенные (влияние живых организмов)
4. Антропогенные (влияние человека)

   Экологические факторы можно классифицировать по степени постоянства их воздействия  на живые организмы или по периодичности. Бывают:

1. Первичные периодические факторы, т.е. факторы, связанные с вращением Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси. Это смена времён года, смена дня и ночи.
2. Вторичные периодические факторы, которые являются следствием первичных периодических факторов. Это температура, влажность, количество растворённого в воде кислорода, количество растительной пищи и другие.
3. Непериодические факторы. Это почвенно-грунтовые факторы, факторы, связанные со стихийными бедствиями, большинство антропогенных воздействий.

       1.2 Экологические аспекты

       Автотранспорт является источником загрязнения атмосферы, количество автомашин непрерывно растет. Сегодня на долю автотранспорта приходится более 80% всех загрязнений. Основные компоненты, выбрасываемые в атмосферу при сжигании различных видов топлива в деталях всех видов, - нетоксичные диоксид углерода СО2 и водяной пар Н2О. Однако кроме них в атмосферу выбрасываются и вредные вещества, такие как оксид углерода, оксид серы, азота соединения свинца, сажа, углеводороды, в том числе канцерогенный бензапирен С2Н12, несгоревшие частицы топлива и т.п.

       По  расчетам специалистов, «вклад» автомобильного транспорта в атмосферу составляет до 90% по окиси углерода и 70% по окиси азота. Наиболее значимые факторы отрицательного влияния автомобильного транспорта на человека и окружающую среду следующие:

       - загрязнение воздуха;

       - шумовое воздействие;

       - фототехническое воздействие. 

       1.3 Мероприятия по охране окружающей среды

           С момента, когда автомобиль  стал массовым, автомобильные дороги, города неизбежно сопровождают автомобильные заторы, приводящие к ряду значительных проблем и неудобств для водителей. Автомобильные заторы и массовая автомобилизация:

       - является основным источником  загрязнения воздуха в городах  (более 80-90%);

       - является основной причиной существующего  ухудшения здоровья человека;

       - увеличивает время в пути и пробег в несколько раз, дестабилизируют работу транспорта;

       - снижают двигательную активность, также ведущую к ухудшению  физического состояния;

       - требует больших мест под парковки, стоянки, остановки;

       - снижает эффективность работ  экстренных служб (пожарные, скорая помощь, милиция);

       - срывают работу общественного  транспорта.

       Кажущаяся большая скорость автомобиля по сравнению  с общественным транспортом, застревающим в тех же пробках, вынуждает гаражам пересаживаться из общественного транспорта в личный автомобиль. Это вызывает новый виток автомобилизации и усугубления проблемы пробок.

       Загрязнение атмосферы городов зависит непосредственно  от интенсивности автомобильного движения, организации дорожного движения, степени мастерства вождения, технического состояния транспортных средств и планово-предупредительной системы ТО и ТР автомобилей, а также применения антитоксичных устройств.

       Основные  пути снижения экологического ущерба от транспорта заключается в следующем:

1. оптимизация движения автомобильного транспорта;
2. разработка альтернативных энергоисточников;
3. дожигание и очистка органического топлива;
4. создание (модификация) двигателей, использующих альтернативные топлива;
5. защита от шума;
6. экономические инициативы по управлению автомобильным парком и движением.

Глава 2

2.1 Экологическая система. 

    Экологическая система – биоценоз и биотоп, составляющие два нераздельных элемента, действующих друг на друга и образующих более или менее устойчивую систему. Масштабы экосистем: капля воды – пруд, лес – океан).

    По  определению английского ботаника А. Тенсли (1935) экосистемой называют любую устойчивую совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может осуществляться круговорот веществ.

    Сообщества  организмов связаны с неорганической средой материально-энергетическими связями. Растения существуют за счет постоянного поступления в них углекислого газа, воды, кислорода, минеральных солей. Гетеротрофы (животные) живут за счет автотрофов (растений), но нуждаются в поступлении неорганических соединений – кислорода и воды.

    В любом конкретном местообитании  запасов неорганических соединений хватило бы ненадолго, если бы эти  запасы не возобновлялись. Возврат  биогенных элементов в среду происходит как в течение жизни организмов так и после их смерти, в результате разложения трупов и растительных остатков.

    Таким образом, сообщество образует с неорганической средой определенную систему, в которой  поток атомов, вызываемый жизнедеятельностью организмов, имеет тенденцию замыкаться в круговорот.

    А. Тенсли подчеркивал, что неорганические и органические факторы выступают как равноправные компоненты и мы не можем отделить организмы от конкретной окружающей их среды.

    На  Земле выделяют 3 типа природных  экосистем:

1. морские экосистемы (открытого океана, морских побережий, речных дельт, и т.д.);
2. пресноводные экосистемы (реки, озера, болота);
3. наземные экосистемы (пустыни, леса, тундры, степи, и т.д.)
0.   Классификация экологической системы

   Существующие  на Земле экосистемы разнообразны.

     Выделяют:

- микроэкосистемы, обычно составляющие индивидуальные консорции (например, ствол гниющего дерева);

   - мезоэкосистемы (лес, пруд и т. д.);

   - макроэкосистемы (континент, океан и др.)

   и глобальную — биосфера.

   Крупные наземные экосистемы называют биомами. Каждый биом включает в себя целый ряд меньших по размерам, связанных друг с другом экосистем. Существует несколько классификаций экосистем. Например, одна из них, основанная на особенностях макроструктуры, приведена в таблице 1.

     Таблица 1

   2.2 Основные типы природных экосистем и биомов