Антропогенные экосистемы , как правило, оказываются весьма далёкими от естественного равновесия. При этом возможны несколько типичных ситуаций.
Прежде всего, это эксплуатируемые человеком природные экосистемы, находящиеся под большой антропогенной нагрузкой. Если антропогенная нагрузка снимается, то предоставленные самим себе они возвращаются в равновесное состояние. В таком положении находятся леса, систематически подвергающиеся массовой рубке, многие пастбищные угодья. После уничтожения значительной части природной растительности человек покидает эти территории с тем, чтобы вернуться, когда в результате сукцессии растительность восстановится.
Однако при чрезмерной нагрузке экосистема теряет устойчивость, и в таких случаях бездумная эксплуатация природных ресурсов зачастую ведёт к экологическим катастрофам. Страшный пример такого рода — судьба Аральского моря. Это огромное озеро питалось всегда водами двух больших рек — Амударьи и Сырдарьи — и вместе с ними образовывало устойчивую систему. Во второй половине XX века воды этих рек стали разбирать на орошение хлопковых плантаций, Аральское море стало быстро высыхать, и к настоящему времени его экосистема практически погибла. Это в свою очередь привело к социальной и гуманитарной катастрофе в окрестностях Арала. Другой пример — строительство гидроэлектростанций без учёта последствий для водных экосистем. В подобных случаях нерестилища ценных пород рыб оказываются уничтоженными, а окружающие земли — подтопленными. На месте зрелых природных равновесных экосистем, как правило, возникают бедные малопродуктивные незрелые сообщества, далекие от естественного равновесия. Наконец, заброшенные карьеры и места открытых разработок полезных ископаемых оказываются пустынными территориями, на которых происходит первичная сукцессия.
Другой тип антропогенных биогеоценозов — искусственно созданные и удерживаехмые в неравновесном положении системы. Это — пахотные земли и другие сельскохозяйственные угодья. Как правило, они засеваются одной культурой. Для получения максимального урожая человек стремится сохранить только два трофических уровня — собственно культурное растение — продуцент и детритофагов и редуцентов в почве, необходимых для поддержания плодородия. Видовое разнообразие становится минимальным, а экологическая ниша культивируемых растений — максимальной. Понятно, что эта ситуация крайне неустойчива. Культивируемые растения не способны захватить полностью экологическую ёмкость системы, и фитофаги стараются захватить пустующие ниши, а дикорастущие растения — конкурировать с выращиваемыми культурами. Человек называет первых «сельскохозяйственными вредителями», а вторых — «сорняками» и вступает с ними в тяжёлую борьбу, длящуюся с переменным успехом уже несколько тысячелетий.
Природные и антропогенные экосистемы
В зависимости от природных и климатических условий выделяют три группы природных экосистем: наземные, пресноводные и морские - и ряд типов природных экосистем.
В основе классификации для наземных экосистем лежит тип естественной (исходной) растительности. Размещение природных наземных экосистем по земной поверхности определяют два абиотических фактора - температура и количество осадков. Выделяют 9 типов наземных экосистем - тундра, бореальные хвойные леса, листопадный лес умеренной зоны, степь умеренной зоны, тропические злаковники и саванна, чапараль (районы с дождливой зимой и засушливым летом), пустыня, полувечнозеленый тропический лес, вечнозеленый тропический дождевой лес.
В основе классификации для водных экосистем лежат гидрологические и физические особенности. Выделяют 3 типа пресноводных экосистем - лентические (стоячие воды - озера, пруды), лотические (текучие воды - реки, ручьи), заболоченные угодья. Выделяют 4 типа морских экосистем: открытый океан, воды континентального шельфа (прибрежные воды), районы апвеллинга (плодородные районы с продуктивным рыболовством), эстуарии (проливы, устья рек, лиманы).
К основным типам антропогенных экосистем относят агроценозы и урбосистемы.
Агроценозы - искусственные экосистемы, возникающие в результате сельскохозяйственной деятельности человека (пашни, сенокосы, пастбища).
Отличия агроценозов от естественных биоценозов:
Незначительное видовое разнообразие,
Короткие цепи питания,
Неполный круговорот веществ,
Источником энергии является не только Солнце, но и деятельность человека,
Искусственный отбор,
Отсутствие саморегуляции.
Агроценозы являются неустойчивыми системами и способны существовать только при поддержке человека.
Урбосистемы - искусственные системы, возникающие в результате развития городов, и представляющие собой средоточие населения, жилых зданий, промышленных и бытовых объектов. В их составе можно выделить промышленные зоны, селитебные зоны, рекреационные зоны, транспортные системы и сооружения. Существование урбоэкосистем поддерживается за счет агроэкосистем и энергии горючих ископаемых и атомной промышленности.
Вопросы для самоконтроля
1.Понятие о биогеоценозе.
2.Какова трофическая структура биогеоценоза?
3.Что называют пищевой цепью и пищевыми цепями?
4.Какие функциональные группы организмов выделяют в экосистеме?
5.Приведите примеры основных типов природных наземных экосистем.
6.Каковы отличия агроэкосистем от естественных экосистем?
7.Что такое сукцессия?
8.Какие виды сукцессий встречаются в природе?
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Основная
1.Биология с основами экологии /Д.В. Вахненко и [ др].- Ростов н/Д.:Феникс,2005.- 512 с.
2.Колесников, С.И . Экология /С.И. Колесников.- М.: Академцентр, 2008.- 315 с.
3.Маринченко, А.В. Экология./А.В. Маринченко- М.: Дашков и К 0 , 2008.- 328 с.
4. Лысов, П.К . Биология с основами экологии./П. К. Лысов.– М.: Высшая школа, 2007. – 655 с.
5.Пехов, А.П. Биология с основами экологии /А.П. Пехов.- СП/б.: Лань, 2007. – 688 с.
Дополнительная
1. Экологические основы природопользования /Э.А. Арустамов, и [др]. - М.: Дашков и К 0 , 2005. – 320 с.
2.Виноградова, Н.Ю . Глобальная экология /Н. Ю. Виноградова. - М.: Просвещение, 2001.- 310 с.
3. Гальперин, М.В . Общая экология: учебник /М.В. Гальперин. - М.: ФОРУМ-ИНФРА, 2006.- 336 с.
Содержание
I . Антропогенные экосистемы
II . Понятие агроэкосистемы
III . Городские экосистемыIV . Промышленное загрязнение среды
V . Загрязнение почвы
VI . Антропогенное воздействие на леса, лесопользование
Используемая литератураI. Антропогенные экосистемы
Отличительная черта антропогенных экосистем состоит в том, что доминирующий экологический фактор в них представлен сообществом людей и продуктами его производственной и общественной деятельности.
В антропогенной экосистеме искусственная среда преобладает над естественной.
Важнейшие современные антропогенные экосистемы: города, сельские поселения, транспортные коммуникации.
Города - особая среда обитания. Они возникли 7000 лет назад. К 1950 году проживало 28%, к 1970 - 40%, к 2000 - 70-90%. В настоящее время 1/3 горожан проживают в городах.
Несмотря на то, что урбанизация в целом явление прогрессивное (концентрация производства, увеличение производительности труда, организация быта, легче решаются вопросы трудоустройства, снабжения, мед. обслуживания, образования, быта), однако, возникает и целый ряд проблем:
1. Изменение природной среды.
2. Обилие отходов.
3. Создается благоприятная обстановка для распространения инфекционных и инверсионных заболеваний.
4. Сокращается длительность солнечного освещения.
5. Высокая плотность населения приводит к перенапряжению нервной системы.
6. Падение физической активности.
7. Разбалансировка питания.
II. Понятие агроэкосистемыПонятие «экосистема» предложил англичанин Артур Тенсли в 1935 г. Знание законов организации экосистем позволяет использовать их или даже менять, не разрушая до конца систему возникших природных связей.
Понятие «агроэкосистема» как сельскохозяйственный вариант экосистемы появилось в 60-е гг. Им обозначают участок территории, сельскохозяйственный ландшафт, соответствующий хозяйству. Все его элементы связаны уже не только биологически и геохимически, но и экономически. Профессор Л. О. Карпачевский в предисловии к русскому переводу американской книги «Сельскохозяйственные экосистемы» подчеркнул двойственную социально-биологическую природу агро-экосистемы, структуру которой во многом определяет человек. По этой причине агроэкосистемы относятся к числу так называемых антропогенных (т.е. созданных человеком) экосистем. Однако она все же ближе к естественной экосистеме, чем, скажем, к другому варианту антропогенных экосистем - городских.
Агроэкосистемы это антропогенные (т.е. созданные человеком) экосистемы. Человек определяет их структуру и продуктивность: он распахивает часть земель и высевает сельскохозяйственные культуры, создает сенокосы и пастбища на месте лесов, разводит сельскохозяйственных животных.
Агроэкосистемы автотрофны: их основной источник энергии - солнце. Дополнительная (антропогенная) энергия, которую использует человек при обработке почвы и которая затрачена на производство тракторов, удобрений, пестицидов и т.д., не превышает 1 % солнечной энергии, усваиваемой агроэкосистемой.
Как и естественная экосистема, агроэкосистема состоит из организмов трех основных трофических групп: продуцентов, консументов и редуцентов.
Сельскохозяйственные экосистемы или агроэкосистемы (АгрЭС) относятся к числу антропогенных экосистем, которые наиболее близки к естественным. Эти ансамбли видов искусственны, так как состав выращиваемых растений и разводимых животных определяет человек, стоящий на вершине экологической пирамиды и заинтересованный в получении максимального количества сельскохозяйственной продукции: зерна, овощей, молока, мяса, хлопка, шерсти и т.д. В то же время АгрЭС, как и естественные экосистемы, автотрофны. Основным источником энергии для них является Солнце. Вся вводимая в АгрЭС антропогенная энергия, затрачиваемая на вспашку земли, удобрение, обогрев животноводческих помещений, называется антропогенной энергетической субсидией (АС). АС составляет не более 1% общего энергетического бюджета АгрЭС. Именно АС является причиной разрушения агроресурсов и загрязнения окружающей среды, что осложняет решение проблемы обеспечения FS. Снижение величины АС - основа обеспечения FS.
Величина АС в АгрЭС может меняться в самых широких пределах, и если соотнести ее с количеством энергии, содержащейся в готовом продукте, то это отношение будет меняться от 1/15 до 30/1. В первобытных (но еще сохранившихся) огородах папуасов на одну калорию мускульной энергии получается не менее 15 калорий пищи, но всего лишь одна калория пищи получается при вложении 20-30 калорий энергии в интенсивном сельском хозяйстве. Разумеется, такое интенсивное хозяйство позволяет получать по 100 ц зерна с 1 га, по 6000 л молока от одной коровы и более 1 кг ежесуточного привеса у животных, откармливаемых на мясо. Однако цена этих успехов слишком дорога. Разрушение агроресурсов, которое в последние 20-30 лет приняло угрожающие масштабы, вносит свой вклад в приближение грядущего экологического кризиса.
"Зеленая революция", произошедшая в 60-70-е годы нашего столетия, когда благодаря ее отцу - лауреату Нобелевской премии Н. Берлоугу на полях появились карликовые сорта с урожайностью, превышающей таковую в традиционных культурах в 2-4 раза, и новые породы скота - "биотехнологические монстры", нанесла наиболее ощутимый удар по биосфере. При этом к началу 80-х годов производство зерна стабилизировалось и даже наметилась тенденция его уменьшения из-за утери почвами естественного плодородия и снижения эффективности удобрений. Население планеты при этом продолжает бурно расти, и в итоге количество зерна, производимого в мире в пересчете на одного человека, начало снижаться.
III.
Городские экосистемы
Городские
экосистемы гетеротрофны, доля солнечной
энергии, фиксированная городскими
растениями или солнечными батареями,
расположенными на крышах домов, незначительна.
Основные источники энергии для предприятий
города, отопления и освещения квартир
горожан расположены за его пределами.
Это - месторождения нефти, газа, угля,
гидро- и атомные электростанции.
Город
потребляет огромное количество воды,
лишь незначительную часть которой
человек использует для непосредственного
употребления. Основную часть воды
тратят на производственные процессы
и на бытовые нужды. Личное потребление
воды в городах составляет от 150 до 500 л
в сутки, а с учетом промышленности на
одного гражданина приходится до 1000 л
в сутки.
Использованная
городами вода возвращается в природу
в загрязненном состоянии - она насыщена
тяжелыми металлами, остатками нефтепродуктов,
сложными органическими веществами, подобными
фенолу, и т.д. В ней могут содержаться
болезнетворные микроорганизмы. Город
выбрасывает в атмосферу ядовитые газы,
пыль, концентрирует на свалках токсичные
отходы, которые с потоками весенней воды
попадают в водные экосистемы.
Растения, в
составе городских экосистем
растут в парках, садах, на газонах,
их главное назначение - регулирование
газового состава атмосферы. Они выделяют
кислород, поглощают диоксид углерода
и очищают атмосферу от вредных газов
и пыли, попадающих в неё при работе промышленных
предприятий и транспорта. Растения имеют
также большое эстетическое и декоративное
значение.
Животные
в городе представлены не только обычными
в естественных экосистемах видами
(в парках живут птицы: горихвостка, соловей,
трясогузка; млекопитающие: полевки, белки
и представители других групп животных),
но и особой группой городских животных
- спутников человека. В её составе - птицы
(воробьи, скворцы, голуби), грызуны (крысы
и мыши), и насекомые (тараканы, клопы, моль).
Многие животные, связанные с человеком,
питаются отбросами на помойках (галки,
воробьи). Это санитары города. Разложение
органических отходов ускоряют личинки
мух и другие животные и микроорганизмы.
Главная
особенность экосистем современных
городов в том, что в них
нарушено экологическое равновесие.
Все процессы регулирования потоков
вещества и энергии человеку приходится
брать на себя. Человек должен регулировать
как потребление городом энергии и ресурсов
- сырья для промышленности и пищи для
людей, так и количество ядовитых отходов,
поступающих в атмосферу, воду и почву
в результате деятельности промышленности
и транспорта. Наконец, он определяет и
размеры этих экосистем, которые в развитых
странах, а последние годы и в России, быстро
"расползаются" за счет загородного
коттеджного строительства. Районы низкоэтажной
застройки уменьшают площадь лесов и сельскохозяйственных
угодий, их "расползание"
требует
строительства новых шоссейных
дорог, что уменьшает долю экосистем,
способных производить продукты
питания и осуществлять круговорот
кислорода.
IV. Промышленное загрязнение
среды
В городских
экосистемах наиболее опасно для
природы промышленное загрязнение.
Химическое
загрязнение атмосферы. Этот фактор
относится к числу наиболее опасных
для жизни человека. Наиболее распространенные
загрязнители - сернистый газ, оксиды
азота, оксид углерода, хлор, и др.
В некоторых случаях из двух или относительно
нескольких относительно не опасных веществ,
выброшенных в атмосферу, под влиянием
солнечного света могут образоваться
ядовитые соединения. Экологи насчитывают
около 2000 загрязнителей атмосферы.
Главные источники
загрязнения - ТЭС. Сильно загрязняют атмосферу
также котельные, нефтеперерабатывающие
предприятия и автотранспорт.
Химическое
загрязнение водоемов. Предприятия
сбрасывают в водоемы нефтепродукты,
соединения азота, фенол и многие другие
отходы промышленности. При добыче нефти
водоемы загрязняются засоленными видами,
нефть и нефтепродукты также разливаются
при транспортировке. В России от нефтяного
загрязнения более всего страдают озера
Севера Западной Сибири. За последние
годы возросла опасность для водных экосистем
бытовых стоков городской канализации.
В этих стоках повысилась концентрация
моющих средств, которые микроорганизмы
разлагают с трудом.
Пока количество
загрязнителей, выбрасываемых в
атмосферу или сбрасываемых в
реки, невелико, экосистемы сами в состоянии
справиться с ними. При умеренном
загрязнении вода в реке становится
практически чистой через 3-10 км от источника
загрязнения. Если загрязнителей слишком
много, экосистемы не могут с ними справиться
и начинаются необратимые последствия.
Вода становится непригодной для питья
и опасной для человека. Не годится загрязненная
вода и для многих отраслей промышленности.
Загрязнение
поверхности почвы твердыми отходами.
Городские свалки промышленного
и бытового мусора занимают большие
площади. В составе мусора могут
оказаться ядовитые вещества, такие,
как ртуть или другие тяжелые
металлы, химические соединения, которые
растворяются в дождевых и снеговых
водах и затем попадают в водоемы
и грунтовые воды. Могут попасть
в мусор и приборы, содержащие радиоактивные
вещества.
Поверхность
почвы может быть загрязнена золой,
оседающей из дыма ТЭЦ, работающих на
угле, предприятий по производству
цемента, огнеупорного кирпича и
т.д. Для предотвращения этого загрязнения
на трубах устанавливают специальные
пылеуловители.
Химическое
загрязнение грунтовых вод. Токи
грунтовых вод перемещают промышленные
загрязнения на большие расстояния,
и не всегда можно установить их
источник. Причиной загрязнения может
быть вымывание токсичных веществ
дождевыми и снеговыми водами
с промышленных свалок. Загрязнение
подземных вод происходит и при добыче
нефти современными методами, когда для
повышения отдачи нефтяных пластов в скважины
повторно закачивают соленую воду, поднявшуюся
на поверхность вместе с нефтью при её
откачке. Засоленные воды попадают в водоносные
горизонты, вода в колодцах приобретает
горький вкус и оказывается не пригодной
для питья.
Шумовое загрязнение.
Источником шумового загрязнения может
быть промышленное предприятие или
транспорт. Особенно сильный шум
производят тяжелые самосвалы и
трамваи. Шум влияет на нервную систему
человека, и потому в городах и
на предприятиях проводятся мероприятия
по шумозащите. Железнодорожные и трамвайные
линии и дороги, по которым проходит грузовой
транспорт, нужно выносить из центральных
частей городов в малонаселенные районы
и создавать вокруг них зеленые насаждения,
хорошо поглощающие шум. Самолеты не должны
летать над городами.
и т.д.................
Город . Похож на пещерную или глубоководную экологическую систему, или другие биогеоценозы, зависящие в основном от поступления энергии и вещества извне. Они полностью или частично лишены продуцентов и поэтому называются гетеротрофными.
Основные отличия города от природных экосистем:
1. Более интенсивный метаболизм на единицу площади, для чего используется не солнечная энергия, а энергия горючих материалов и электричества.
2. Более активная миграция веществ, в которую вовлекается перемещение металлов, пластмасс и т.д.
3. Более мощный поток отходов, многие из которых более токсичны, чем сырье из которого они получены.
Для эффективного функционирования города необходима более тесная его связь с окружающей средой и большая зависимость от нее. Кислород, выделяемый зелеными городскими насаждениями, не покрывает его расходов на дыхание людей, животных, а главное - на технологические процессы промышленных предприятий. 1м 2 городской системы потребляет в 70 раз больше энергии, чем соответствующая площадь естественного биоценоза. Площадь суши, занятая городами, составляет 1-5% в разных районах мира. Но воздействие их на окружающую среду огромно. Это воздействие проявляется не только как потребителя органического вещества и кислорода, но и как мощнейшего загрязнителя, действующего нередко на огромном расстоянии.
Основные свойства города, как среды обитания людей:
1. Урбанизация. Увеличение количества городов и населения в них. В странах с высокой плотностью происходит слияние соседних городов и образование обширных территорий с высоким уровнем урбанизации - мегаполисов.
2. Условия жизни в городах своеобразны. С одно стороны, лучше решаются проблемы трудоустройства, снабжения продуктами питания, медицинского обслуживания. С другой - есть отрицательное влияние . К ним относятся:
б) Промышленные и бытовые отходы загрязняют почву, воду и воздушный бассейн.
в) Аэрозольные загрязнения воздуха приводят к повышению облачности и образованию тумана, нарушается теплообмен, поэтому города становятся своеобразными “тепловыми островами”. Поэтому летний период в городах в целом оказывается более жарким, зима более теплая, чем в сельских районах.
г) Смертность, особенно людей, страдающих хроническими сердечно-сосудистыми заболеваниями, может увеличится в 5 раз и более.
д) Высокая облачность и туманы приводят к ослаблению освещенности, а также снижают интенсивность ультрафиолетового излучения, достигающего поверхности Земли. Недостаток света приводит к учащению случаев гипоавитаминоза D и рахита у городских детей и снижает их сопротивляемость к простудным и детским инфекционным заболеваниям.
е) Для городов характерен низкий уровень рождаемости, а рост их населения происходит в основном за счет притока людей из сельской местности.
ж) Шум и вибрация поражает слуховой аппарат и является причиной возникновения неврозов. Рассмотрим подробнее последний пункт. Каждый человек воспринимает шум по-разному. Это зависит от возраста, темперамента, состояния здоровья, окружающих условий. Некоторые люди теряют слух даже после короткого воздействия шума небольшой интенсивности. Постоянное его воздействие вызывает звон в ушах, головокружение, головную боль, усталость. Уровень шума измеряется в единицах, выражающих степень звукового давления, - децибелах. Это давление воспринимается не беспредельно. Уровень шума в 20-30 децибелов (дБ) практически безвреден для человека, это естественный шумовой фон. Что же касается громких звуков, то здесь допустимая граница составляет примерно 80 децибелов. Звук в 130 децибелов уже вызывает у человека болевое ощущение, а 150 становится для него непереносимым. Сравните и определите по шкале интенсивности шума силу звука в месте вашего проживания и учебы (рис.1).
Большое шумовое воздействие притупляет слух, вызывает нервные заболевания, заболевания сердечно-сосудистой системы, снижает рефлексы, что может стать причиной несчастных случаев и травм.
Рис. 1. Шкала силы звука
Шум обладает аккумулятивным фактором, т.е. акустические раздражения, накапливаясь в организме, все сильнее угнетают нервную систему.
Агроценозы . Агроценозы или сельскохозяйственные экосистемы, в отличие от городов характеризуются основным компонентом- автотрофными организмами, которые обеспечивают их органическим веществом и выделяют кислород. От естественных биогеоценозов они отличаются следующим:
1. Для поддержания жизнедеятельности агроценоза, кроме солнечной энергии дополнительно используется химическая энергия в виде удобрений, механическая в виде работы мышц человека и животных, энергия горючих материалов и электричества.
2. Видовое разнообразие организмов резко снижено и представлено отдельными с/х культурами, иногда даже только одной, а также ограниченным количеством домашних животных.
3. Доминирующие виды растений и животных находятся под контролем искусственного отбора. Т. е., агроценозы организуются таким образом, чтобы получать максимальное количество продуктов питания.
Существует два вида агроценозов - экстенсивные и интенсивные.
Экстенсивные существуют с использованием мышечной энергии человека и животных. Продукция идет для питания семей мелких фермеров и на продажу или обмен. Интенсивные связаны с крупными затратами химической энергии и машин. Продукты питания производятся в количестве, превышающем местные потребности, они вывозятся на продажу и играют важную роль в экономике.
Около 60 % сельскохозяйственных угодий используются экстенсивно, а 40 % интенсивно. Эффективность интенсивных агроценозов очень велика. Например, 4 % населения США, живущего в сельской местности, обеспечивают не только всю страну основными продуктами питания, но и поставляют ее на экспорт.
Популяционная характеристика человека.
Все люди на Земле образуют одну популяционную структуру - человечество. Рост этой популяции ограничен доступными природными ресурсами и условиями жизни, социально-экономическими и генетическими механизмами. На протяжении большей части истории рост численности народонаселения был почти несущественным. Медленно она набирала силу на протяжении XIX в. и чрезвычайно резко увеличилась после II мировой войны. Это дало повод говорить о “демографическом взрыве”. Посмотрим на нижеприведенные цифры.
Примерно 9 тыс. лет назад на Земле проживало 10 млн. человек.
В начале нашей эры - порядка 200 млн. человек.
В середине XVII в. - 500 млн.
В середине XIX в. - 1 млрд.
В дальнейшем рост численности населения Земли приобретает гиперэкспоненциальный характер. 1950 г. - 2,5 млрд. человек, 1960 г. - 3,0 млрд., 1970 г. - 3,7 млрд., 1980 г. - 4,4 млрд., 1990 г. - 5,6 млрд., 2000 г. - 6,2 млрд. Такой резкий прирост населения Земли называется демографическим взрывом .Тенденция увеличения населения Земли, по всей видимости, будет сохраняться и в первой половине XXI столетия. По разным оценкам на Земле будет от 7,6 до 9,4 млрд. человек.
Однако, в нашей стране, несмотря на ее огромные размеры и природные богатства, население сокращается на 1,5 млн. человек в год, а продолжительность жизни мужчин уменьшилась до отметки 57 лет, что в целом свидетельствует о начале процесса депопуляции.
Основная доля прироста приходится и будет приходится в будущем на развивающиеся страны. Быстрый рост населения в развитых странах резко обостряет экологические и социальные проблемы. В некоторых странах (Китай, Индия) проводятся целенаправленные работы по планированию семьи с целью снижения темпов роста населения. Рост народонаселения требует увеличения производства продуктов питания, создания новых рабочих мест, расширения промышленного производства. Число жителей развивающихся стран составляет 3/4 населения планеты, а потребляет 1/3 общемировой продукции, причем разрыв в потреблении на душу населения продолжает расти. Все это сопровождается расходованием и истощением доступных человечеству природных ресурсов и массовым загрязнением среды.
Экосистемы - это единые природные комплексы, которые образованы совокупностью живых организмов и среды их обитания. Изучением этих формирований занимается наука экология.
Термин «экосистема» появился в 1935 г. Использовать его предложил английский эколог А. Тенсли. Природный или природно-антропогенный комплекс, в котором как живые, так и косвенные составляющие находятся в тесной взаимосвязи посредством обмена веществ и распределения потока энергии - все это входит в понятие «экосистема». Виды экосистем при этом бывают различными. Эти основные функциональные единицы биосферы подразделяет на отдельные группы и изучает экологическая наука.
Классификация по происхождению
На нашей планете существуют различные экосистемы. Виды экосистем классифицируются определенным образом. Однако связать воедино все многообразие этих единиц биосферы невозможно. Именно поэтому существует несколько классификаций экологических систем. Например, разграничивают их по происхождению. Это:
- Естественные (природные) экосистемы . К ним относятся те комплексы, в которых круговорот веществ осуществляется без какого-либо вмешательства человека.
- Искусственные (антропогенные) экосистемы. Они созданы человеком и способны существовать только при его непосредственной поддержке.
Естественные экосистемы
Природные комплексы, существующие без участия человека, имеют свою внутреннюю классификацию. Существуют следующие виды естественных экосистем по энергетическому признаку:
Находящиеся в полной зависимости от солнечного излучения;
Получающие энергию не только от небесного светила, но и от других естественных источников.
Первый из этих двух видов экосистем является малопродуктивным. Тем не менее такие природные комплексы крайне важны для нашей планеты, поскольку существуют на огромных площадях и влияют на формирование климата, очищают большие объемы атмосферы и т.д.
Природные комплексы, получающие энергию от нескольких источников, являются наиболее продуктивными.
Искусственные единицы биосферы
Различны и антропогенные экосистемы. Виды экосистем, входящих в эту группу, включают в себя:
Агроэкосистемы, появляющиеся как результат ведения человеком сельского хозяйства;
Техноэкосистемы, возникающие в результате развития промышленности;
Урбаноэкосистемы, являющиеся результатом создания поселений.
Все это виды антропогенных экосистем, созданных при непосредственном участии человека.
Разнообразие естественных компонентов биосферы
Типы и виды экосистем природного происхождения бывают различными. Причем экологи выделяют их исходя из климатических и природных условий их существования. Так, различают три группы и целый ряд разнообразных единиц биосферы.
Основные виды экосистем природного происхождения:
Наземная;
Пресноводная;
Морская.
Наземные природные комплексы
Многообразие видов экосистем наземного типа включает в себя:
Арктическую и альпийскую тундру;
Хвойные бореальные леса;
Листопадные массивы умеренной зоны;
Саванны и тропические злаковники;
Чапарали, являющиеся районами с засушливым летом и дождливой зимой;
Пустыни (как кустарниковые, так и травянистые);
Полувечнозеленые тропические леса, расположенные в районах с ярко выраженными сухими и влажными сезонами;
Тропические вечнозеленые дождевые леса.
Кроме основных видов экосистем существуют и переходные. Это лесотундры, полупустыни и т. д.
Причины существования различных видов естественных комплексов
По какому принципу размещаются на нашей планете различные природные экосистемы? Виды экосистем естественного происхождения находятся в той или иной зоне в зависимости от количества осадков и температуры воздуха. Известно, что климат в различных уголках земного шара имеет существенные различия. При этом неодинакова и годовая сумма выпадающих осадков. Она может находиться в пределах от 0 до 250 и более миллиметров. При этом осадки выпадают либо равномерно в течение всех сезонов, либо приходятся в основной доле на определенный влажный период. Разнится на нашей планете и среднегодовая температура. Она может иметь значения от отрицательных величин или достигать тридцати восьми градусов тепла. Различно и постоянство нагрева воздушных масс. Оно может как не иметь существенных отличий в течение года, как, например, у экватора, так и постоянно меняться.
Характеристика естественных комплексов
Разнообразие видов природных экосистем наземной группы приводит к тому, что каждая из них обладает своими отличительными особенностями. Так, в тундрах, которые находятся к северу от тайги, наблюдается очень холодный климат. Для этой местности характерны отрицательная среднегодовая температура и смена полярного дня и ночи. Лето в этих краях длится всего несколько недель. При этом земля успевает оттаять на небольшую метровую глубину. Осадки в тундре выпадают менее чем на 200-300 миллиметров в течение года. Из-за таких климатических условий эти земли бедны растительностью, представленной медленно растущими лишайниками, мхом, а также карликовыми или стелющимися кустарниками брусники и черники. Временами можно встретить
Не отличается богатством и животный мир. Он представлен северными оленями, мелкими роющими млекопитающими, а также такими хищниками, как горностай, песец и ласка. Мир птиц представлен полярной совой, пуночкой и ржанкой. Насекомые в тундре в большинстве своем - виды двукрылых. Тундровая экосистема весьма ранима из-за плохой способности к восстановлению.
Большим разнообразием отличается тайга, расположенная в северных районах Америки и Евразии. Для этой экосистемы характерна холодная и долгая зима и многочисленные осадки в виде снега. Растительный мир представлен вечнозелеными хвойными массивами, в которых растет пихта и ель, сосна и лиственница. Представители животного мира - лоси и барсуки, медведи и белки, соболя и росомахи, волки и рыси, лисы и норки. Для тайги характерно наличие множества озер и болот.
Широколиственными лесами представлены следующие экосистемы. Виды экосистем этого типа находятся на востоке США, в Восточной Азии и в Западной Европе. Это зона сезонного климата, где температура зимой опускается ниже нулевой отметки, а в течение года выпадает от 750 до 1500 мм осадков. Растительный мир такой экосистемы представлен такими широколиственными деревьями, как бук и дуб, ясень и липа. Есть здесь кустарники и мощный травяной слой. Животный мир представлен медведями и лосями, лисицами и рысями, белками и землеройками. Обитают в такой экосистеме совы и дятлы, дрозды и соколы.
Степные умеренные зоны находятся в Евразии и Северной Америке. Их аналогами являются туссоки в Новой Зеландии, а также пампасы в Южной Америке. Климат в этих районах отличается сезонностью. В летний период воздух нагревается от умеренно теплых значений до весьма высоких. Зимние температуры отрицательны. В течение года здесь наблюдается от 250 до 750 миллиметров осадков. Растительный мир степей представлен в основном дерновинными злаками. Среди животных встречаются бизоны и антилопы, сайгаки и суслики, кролики и сурки, волки и гиены.
Чапарали располагаются в Средиземноморье, а также в Калифорнии, Грузии, Мексике и на южных берегах Австралии. Это зоны мягкого умеренного климата, где выпадает от 500 до 700 миллиметров осадков в течение года. Из растительности здесь имеются кустарники и деревья с вечнозелеными жесткими листиками, такие как дикая фисташка, лавр и др.
Такие экологические системы, как саванны, располагаются в Восточной и Центральной Африке, Южной Америке и в Австралии. Значительная их часть находится в Южной Индии. Это зоны жаркого и сухого климата, где в течение года выпадает от 250 до 750 мм осадков. Растительность в основном - злаковая травянистая, только кое-где встречаются редкие листопадные деревья (пальмы, баобабы и акации). Животный мир представлен зебрами и антилопами, носорогами и жирафами, леопардами и львами, грифами и т. д. Много в этих краях кровососущих насекомых, таких как муха цеце.
Пустыни встречаются в некоторых районах Африки, на севере Мексики и т. д. Климат здесь сухой, с выпадением осадков менее 250 мм в год. Дни в пустынях жаркие, а ночи холодные. Растительность представлена кактусами и редкостойными кустарниками с обширными корневыми системами. Среди представителей животного мира распространены суслики и тушканчики, антилопы и волки. Это хрупкая экосистема, легко разрушающаяся под воздействием водной и ветровой эрозии.
Полувечнозеленые тропические листопадные леса встречаются в Центральной Америке и Азии. В этих зонах наблюдается сменность сухого и влажного сезонов. Среднегодовое количество осадков - от 800 до 1300 мм. Тропические леса населяет богатый животный мир.
Дождевые тропические вечнозеленые леса находятся во многих уголках нашей планеты. Есть они в Центральной Америке, на севере Южной Америки, в центральной и западной части экваториальной Африки, в прибрежных районах северо-западной Австралии, а также на островах Тихого и Индийского океанов. Теплые климатические условия в этих краях не отличаются сезонностью. Обильные осадки превышают предел в 2500 мм в течение года. Эта система отличается огромным разнообразием растительного и животного мира.
Существующие природные комплексы, как правило, не имеют каких-либо четких границ. Между ними обязательно находится переходная зона. В ней не только происходит взаимодействие популяций разных видов экосистем, но и встречаются особые виды живых организмов. Таким образом, переходная зона включает в себя большее разнообразие представителей фауны и флоры, чем близлежащие к ней территории.
Водные природные комплексы
Данные единицы биосферы могут существовать в пресных водоемах и морях. К первым из них относятся такие экосистемы, как:
Лентические - это водохранилища, то есть стоячие воды;
Лотические, представленные ручьями, реками, родниками;
Области апвеллинга, где осуществляется продуктивное рыболовство;
Проливы, бухты, лиманы, являющиеся эстуариями;
Глубоководные зоны рифов.
Пример природного комплекса
Экологи различают большое разнообразие видов природных экосистем. Тем не менее существование каждой из них происходит по одной и той же схеме. Для того чтобы наиболее глубоко понять взаимодействие всех живых и неживых существ в единице биосферы, рассмотрим вид Все проживающие здесь микроорганизмы и животные оказывают непосредственное влияние на химический состав воздуха и почвы.
Луг - это равновесная система, включающая в себя различные элементы. Одни из них - макропродуценты, которыми является травянистая растительность, создают органическую продукцию этого наземного сообщества. Далее жизнь природного комплекса осуществляется за счет биологической пищевой цепочки. Растительные животные или первичные консументы питаются луговыми травами и их частями. Это такие представители фауны, как крупные травоядные и насекомые, грызуны и многие виды беспозвоночных (суслик и заяц, куропатка и т. д.).
Первичные консументы идут в пищу вторичным, к которым относят плотоядных птиц и млекопитающих (волк, сова, ястреб, лисица и т. д.). Далее к работе подключаются редуценты. Без них невозможно полное описание экосистемы. Виды многих грибов и бактерий и являются этими элементами в природном комплексе. Редуценты разлагают органические продукты до минерального состояния. Если температурные условия благоприятны, то растительные остатки и мертвые животные быстро распадаются на простые соединения. Некоторые из этих компонентов содержат в своем составе элементы питания, которые выщелачиваются и используются повторно. Более устойчивая часть органических остатков (гумус, целлюлоза и т. д.) разлагается медленнее, питая растительный мир.
Антропогенные экосистемы
Рассмотренные выше природные комплексы способны существовать без какого-либо вмешательства человека. Совсем по-другому обстоит дело в антропогенных экосистемах. Их связи работают только при непосредственном участии человека. К примеру, агроэкосистема. Основным условием ее существования является не только использование солнечной энергии, но и поступление "дотаций" в виде своеобразного горючего.
Частично эта система похожа на природную. Сходство с естественным комплексом наблюдается во время роста и развития растений, происходящего за счет энергии Солнца. Однако ведение сельского хозяйства невозможно без подготовки почвенного слоя и уборки урожая. А эти процессы требуют энергетических субсидий человеческого общества.
К какому виду экосистем относится город? Это антропогенный комплекс, в котором большое значение имеет энергия топлива. Ее расход по сравнению с потоком солнечных лучей выше в два-три раза. Город можно сравнить с глубоководными или пещерными экосистемами. Ведь существование именно этих биогеоценозов во многом зависит от поступления веществ и энергии извне.
Городские экосистемы возникли в результате исторического процесса, именуемого урбанизацией. Под его влиянием население стран покидало сельские местности, создавая большие поселения. Постепенно города все больше и больше усиливали свою роль в развитии общества. При этом для улучшения жизни человек сам создал сложную урбанистическую систему. Это привело к некоторому отрыву городов от природы и нарушению существующих естественных комплексов. Систему населенного пункта можно назвать урбанистической. Однако по мере развития промышленности все несколько изменилось. К какому виду экосистем относится город, на территории которого работает завод или фабрика? Скорее, ее можно назвать промышленно-урбанистической. Этот комплекс состоит из жилых зон и территорий, на которых располагаются объекты, производящие разнообразную продукцию. Экосистема города отличается от природной более обильным и, кроме того, ядовитым потоком различных отходов.
Для того чтобы улучшить среду своего обитания, человек создает вокруг своих населенных пунктов так называемые зеленые пояса. Они состоят из травяных газонов и кустарников, деревьев и прудов. Эти небольшие по размеру природные экосистемы создают органическую продукцию, которая не играет особой роли в городской жизни. Для существования людям нужны пища, горючее, вода и электричество извне.
Процесс урбанизации значительно изменил жизнь нашей планеты. Воздействие искусственно созданной антропогенной системы в большой степени изменило природу на обширных территориях Земли. При этом город влияет не только на те зоны, где находятся сами архитектурно-строительные объекты. Он воздействует на огромные территории и за своими пределами. К примеру, при увеличении спроса на продукцию деревообрабатывающей промышленности человек вырубает лесные массивы.
В процессе функционирования города в атмосферу попадает множество разнообразных веществ. Они загрязняют воздух и изменяют климатические условия. В городах выше облачность и меньше солнечного света, больше тумана и мороси, а также немного теплее, чем в близлежащей сельской местности.