Основные энергетические типы экосистем их отличительные способности

                               АО Медицинский университет “Астана”

                              Кафедра общей гигиены и экологии.

                                                  

                                             

                                            СРС 

на тему:

Основные  энергетические типы экосистем их отличительные  способности. 
 
 
 
 
 

                                                                                              Выполнила:Ашекеева А

                                                                                              Проверила:Искакова А.Ж 
 

                                  Астана 2011 
 

Содержание:

1.Введение

2.Экосистема-основное понятие экологии

2.1.Биотическая структура экосистем

2.2.Функционирование экосистем

2.3.Воздействие человека на экосистему

2.4.Энергия в экологических системах

2.5.Принципы и концепции

3.Заключение

4.Список используемой  литературы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

Термин «экология» (от греч. «Ойкос» – дом, жилище и «логос» – наука) был предложен более 100 лет назад выдающимся немецким естествоиспытателем Эрнстом Геккелем.

В буквальном смысле экология – это наука об условиях существования живых организмов, их взаимодействиях между собой  и окружающей средой.

Что является предметом  исследования экологии? Экология изучает  организацию и функционирование живых систем более сложных, чем  организм, т. е. надорганизменных систем. Эти системы получили название экологических систем или экосистем.

Экосистема –  это безразмерная устойчивая система  живых и неживых компонентов, в которой совершается внешний  и внутренний круговорот вещества и энергии . В качестве примеров можно привести лесные экосистемы, почвы, гидросферу и т.д.

Самой крупной экосистемой, предельной по размерам и масштабам, является биосфера. Биосферой называют активную оболочку Земли, включающую все  живые организмы Земли и находящуюся  во взаимодействии с неживой средой (химической и физической) нашей  планеты, с которой они составляют единое целое. Биосфера нашей планеты  существует 3 млрд. лет, она растет и  усложняется наперекор тенденциям холодной энтропийной смерти; она несет разумную жизнь и цивилизацию. Биосфера существовала задолго до появления человека и может обойтись без него. Напротив, существование человека невозможно без биосферы.

Все остальные экосистемы находятся внутри биосферы и являются ее подсистемами. Крупная региональная экосистема, характеризующаяся каким-либо основным типом растительности, называется биомом. Например, биом пустыни или  влажного тропического леса. Гораздо  меньшей системой является популяция, включающая группу особей одного вида, т. е. единого происхождения, занимающая определенный участок. Более сложной  системой, чем популяция, является сообщество, которое включает все популяции, занимающие данную территорию. Таким  образом, популяция, сообщество, биом, биосфера располагаются в иерархическом  порядке от малых систем к крупным.

Одной из задач экологии является изучение превращения энергии  внутри экологической системы. Усваивая солнечную энергию, зеленые растения создают потенциальную энергию, которая при потреблении пищи организмами превращается в другие формы. Превращения энергии в отличие от цикличного движения веществ идут в одном направлении, почему и говорят о потоке энергии.

  Экосистема - основное  понятие экологии

 

Экология рассматривает  взаимодействие живых организмов и  неживой природы. Это взаимодействие, во-первых, происходит в рамках определенной системы (экологической системы, экосистемы) и, во-вторых, оно не хаотично, а определенным образом организовано, подчинено законам.

Экосистемой называют совокупность продуцентов, консументов и детритофагов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость в течение продолжительного времени.

Таким образом, для  естественной экосистемы характерны три  признака:

1. экосистема обязательно представляет собой совокупность живых и неживых компонентов;
2. в рамках экосистемы осуществляется полный цикл, начиная с создания органического вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие;
3. экосистема сохраняет устойчивость в течение некоторого времени, что обеспечивается определенной структурой биотических и абиотических компонентов.

Примерами природных  экосистем являются озеро, лес, пустыня, тундра, суша, океан, биосфера.

Как видно из примеров, более простые экосистемы входят в более сложно организованные. При этом реализуется иерархия организации систем, в данном случае экологических.

Таким образом, устройство природы следует рассматривать  как системное целое, состоящее  из вложенных одна в другую экосистем, высшей из которых является уникальная глобальная экосистема - биосфера. В  ее рамках происходит обмен энергией и веществом между всеми живыми и неживыми составляющими в масштабах  планеты. Грозящая всему человечеству катастрофа состоит в том, что  нарушен один из признаков, которым  должна обладать экосистема: биосфера как экосистема деятельностью человека выведена из состояния устойчивости. В силу своих масштабов и многообразия взаимосвязей она не должна от этого погибнуть, она перейдет в новое устойчивое состояние, изменив при этом свою структуру, прежде всего неживую, а вслед за ней неизбежно и живую. Человек как биологический вид меньше других имеет шанс приспособиться к новым быстро изменяющимся внешним условиям и скорее всего исчезнет первым.

Итак, экосистема является важнейшей структурной единицей устройства окружающего мира. Основу экосистем составляют живое вещество, характеризующееся биотической структурой, и среда обитания, обусловленная совокупностью экологических факторов. Рассмотрим их более подробно.

  Биотическая структура  экосистем

Экосистема основана на единстве живого и неживого вещества. Суть этого единства проявляется  в следующем. Из элементов неживой  природы, главным образом молекул CO2 и H2O, под воздействием энергии  солнца синтезируются органические вещества, составляющие все живое  на планете. Процесс создания органического  вещества в природе происходит одновременно с противоположным процессом - потреблением и разложением этого вещества вновь на исходные неорганические соединения. Совокупность этих процессов протекает  в рамках экосистем различных  уровней иерархии. Чтобы эти процессы были уравновешены, природа за миллиарды  лет отработала определенную структуру  живого вещества системы.

Движущей силой  в любой материальной системе  служит энергия. В экосистемы она  поступает главным образом от Солнца. Растения за счет содержащегося  в них пигмента хлорофилла улавливают энергию излучения Солнца и используют ее для синтеза основы любого органического  вещества - глюкозы C6H12O6.

Кинетическая энергия  солнечного излучения преобразуется таким образом в потенциальную энергию, запасенную глюкозой. Из глюкозы вместе с получаемыми из почвы минеральными элементами питания - биогенами - образуются все ткани растительного мира - белки, углеводы, жиры, липиды, ДНК, РНК, то есть органическое вещество планеты.

Кроме растений продуцировать  органическое вещество могут некоторые  бактерии. Они создают свои ткани, запасая в них, как и растения, потенциальную энергию из углекислого  газа без участия солнечной энергии. Вместо нее они используют энергию, которая образуется при окислении неорганических соединений, например, аммиака, железа и особенно серы (в глубоких океанических впадинах, куда не проникает солнечный свет, но где в изобилии скапливается сероводород, обнаружены уникальные экосистемы). Это так называемая энергия химического синтеза, поэтому организмы называются хемосинтетиками.

Таким образом, растения и хемосинтетики создают органическое вещество из неорганических составляющих с помощью энергии окружающей среды. Их называют продуцентами или автотрофами. Высвобождение запасенной продуцентами потенциальной энергии обеспечивает существование всех остальных видов живого на планете. Виды, потребляющие созданную продуцентами органику как источ-ник вещества и энергии для своей жизнедеятельности, называются консументами или гетеротрофами.

Консументы - это самые разнообразные организмы (от микроорганизмов до синих китов): простейшие, насекомые, пресмыкающиеся, рыбы, птицы и, наконец, млекопитающие, включая человека.

Консументы, в свою очередь, подразделяются на ряд подгрупп в соответствии с различиями в источниках их питания.

Животные, питающиеся непосредственно продуцентами, называются первичными консументами или консументами первого порядка. Их самих употребляют в пищу вторичные консументы. Например, кролик, питающийся морковкой, - это консумент первого порядка, а лиса, охотящаяся за кроликом, - консумент второго порядка. Некоторые виды живых организмов соответствуют нескольким таким уровням. Например, когда человек ест овощи - он консумент первого порядка, говядину - консумент второго порядка, а употребляя в пищу хищную рыбу, выступает в роли консумента третьего порядка.

Первичные консументы, питающиеся только растениями, называются растительноядными или фитофагами. Консументы второго и более высоких порядков - плотоядные. Виды, употребляющие в пищу как растения, так и животных, относятся к всеядным, например, человек.

Мертвые растительные и животные остатки, например опавшие  листья, трупы животных, продукты систем выделения, называются детритом. Это  органика! Существует множество организмов, спе-циализирующихся на питании детритом. Они называются детритофагами. Примером могут служить грифы, шакалы, черви, раки, термиты, муравьи и т.п. Как и в случае обычных консументов, различают первичных детритофагов, питающихся непосредственно детритом, вторичных и т. п.

Наконец, значительная часть детрита в экосистеме, в  частности опавшие листья, валежная древесина, в своем исходном виде не поедается животными, а гниет и разлагается в процессе питания ими грибов и бактерий.

Поскольку роль грибов и бактерий столь специфична, их обычно выделяют в особую группу детритофагов и называют редуцентами. Редуценты служат на Земле санитарами и замыкают биогеохимический круговорот веществ, разлагая органику на исходные неорганические составляющие - углекислый газ и воду.

Таким образом, несмотря на многообразие экосистем, все они  обладают структурным сходством. В  каждой из них можно выделить фотосинтезирующие  растения - продуценты, различные уровни консументов, детритофагов и редуцентов. Они и составляют биотическую структуру экосистем.

Биотические отношения и роль видов в экосистеме

Ареалы распространения  и численность организмов каждого  вида ограничиваются не только условиями  внешней неживой среды, но и их отношениями с организмами других видов. Непосредственное живое окружение  организма составляет его биотическую  среду, а факторы этой среды называются биотическими. Представители каждого  вида способны существовать в таком  окружении, где связи с другими  организмами обеспечивают им нормальные условия жизни.

Рассмотрим характерные  особенности отношений различных  типов.

Конкуренция является в природе наиболее всеохватывающим  типом отношений, при котором  две популяции или две особи  в борьбе за необходимые для жизни  условия воздействуют друг на друга  отрицательно.

Конкуренция может  быть внутривидовой и межвидовой.

Внутривидовая борьба происходит между особями одного и того же вида, межвидовая конкуренция  имеет место между особями  разных видов. Конкурентное взаимодействие может касаться жизненного пространства, пищи или биогенных элементов, света, места укрытия и многих других жизненно важных факторов.

Межвидовая конкуренция, независимо от того, что лежит в  ее основе, может привести либо к  установлению равновесия между двумя  видами, либо к замене популяции  одного вида популяцией другого, либо к тому, что один вид вытеснит другой в иное место или же заставит его перейти на использование  иных ресурсов. Установлено, что два  одинаковых в экологическом отношении  и потребностях вида не могут сосуществовать в одном месте и рано или  поздно один конкурент вытесняет  другого. Это так называемый принцип  исключения или принцип Гаузе.

Поскольку в структуре  экосистемы преобладают пищевые  взаимодействия, наиболее характерной  формой взаимодействия видов в трофических  цепях является хищничество, при  котором особь одного вида, называемая хищником, питается организмами (или  частями организмов) другого вида, называемого жертвой, причем хищник живет отдельно от жертвы. В таких  случаях говорят, что два вида вовлечены в отношения хищник - жертва.

Еще один тип взаимодействия видов - паразитизм. Паразиты питаются за счет другого организма, называемого  хозяином, однако в отличие от хищников они живут на хозяине или внутри его организма на протяжении значительной части их жизненного цикла. Паразит  использует для своей жизнедеятельности  питательные вещества хозяина, тем  самым постоянно ослабляя, а нередко  убивая его.

От паразитизма  отличается аменсализм, при котором один вид причиняет вред другому, не извлекая при этом для себя никакой пользы. Чаще всего это те случаи, когда причиняемый вред заключается в изменении среды. Так поступает человек, разрушая и загрязняя окружающую среду.

Нейтрализм - это  такой тип отношений, при котором  ни одна из популяций не оказывает  на другую никакого влияния: никак не сказывается на росте его популяций, находящихся в равновесии, и на их плотности. В действительности бывает, однако, довольно трудно при помощи наблюдений и экспериментов в  природных условиях убедиться, что  два вида абсолютно независимы один от другого.