Bysystemer
Agrokosystemer (landbrugsøkosystemer, agrocenoser)– kunstige økosystemer, der opstår som følge af menneskelig landbrugsaktivitet (agerjord, hømarker, græsgange). Agrokosystemer er skabt af mennesker for at opnå høj nettoproduktion af autotrofer (høst). I dem, som i naturlige samfund, er der producenter (kulturplanter og ukrudt), forbrugere (insekter, fugle, mus osv.) og nedbrydere (svampe og bakterier). Mennesker er et væsentligt led i fødekæder i agroøkosystemer.
Forskelle mellem agrocenoser og naturlige biocenoser:
Lav artsdiversitet;
Kortsluttede strømkredsløb;
Ufuldstændig kredsløb af stoffer (nogle af næringsstofferne føres væk med afgrøden);
Kilden til energi er ikke kun Solen, men også menneskelig aktivitet (jordindvinding, kunstvanding, brug af gødning);
Kunstig selektion (virkningen af naturlig selektion er svækket, selektion udføres af mennesker);
Manglende selvregulering (regulering udføres af en person) mv.
Således er agrocenoser ustabile systemer og kan kun eksistere med menneskelig støtte.
Bysystemer (bysystemer)– kunstige økosystemer, der opstår som følge af byudvikling og repræsenterer en koncentration af befolkning, boliger, industri, husholdninger, kulturgenstande mv. De omfatter følgende territorier:
- industrizoner hvor industrianlæg i forskellige sektorer af økonomien er koncentreret og er de vigtigste kilder til miljøforurening;
- boligområder(bolig- eller soveområder) med beboelsesbygninger, administrative bygninger, kulturgenstande mv.
- rekreative områder, beregnet til folks rekreation (skovparker, rekreationscentre osv.);
- transportsystemer og strukturer, der gennemsyrer hele bysystemet (veje og jernbaner, undergrundsbaner, tankstationer, garager, flyvepladser osv.).
Eksistensen af byøkosystemer understøttes af agroøkosystemer og energien fra fossile brændstoffer og den nukleare industri.
Økosystemdynamik
Ændringer i samfund kan være cykliske og trinvise.
Cykliske ændringer– periodiske ændringer i biocenosen (daglig, sæsonbestemt, langsigtet), hvor biocenosen vender tilbage til sin oprindelige tilstand.
Progressive ændringer– ændringer i biocenosen, der i sidste ende fører til udskiftning af dette samfund med et andet.
arvefølge– konsekvent ændring af biocenoser (økosystemer), udtrykt i ændringer i artssammensætning og samfundsstruktur. En successiv række af fællesskaber, der erstatter hinanden i rækkefølge, kaldes successionsrække. Successioner omfatter ørkendannelse, tilgroning af søer, dannelse af sumpe osv.
Afhængigt af årsagerne, der forårsagede ændringen i biocenose, er successioner opdelt i naturlige og menneskeskabte, autogene og allogene.
Naturlige arvefølger opstå under påvirkning af naturlige årsager, der ikke er relateret til menneskelig aktivitet. Antropogene successioner er forårsaget af menneskelige aktiviteter.
Autogen succession(selvgenererende) opstår på grund af interne årsager (ændringer i miljøet under påvirkning af fællesskabet). Allogen succession(eksternt genereret) er forårsaget af eksterne årsager (for eksempel klimaændringer).
Afhængigt af den oprindelige tilstand af substratet, hvorpå succession udvikler sig, skelnes primære og sekundære successioner. Primære arvefølger udvikle sig på et substrat, der ikke er optaget af levende organismer (på klipper, klipper, hurtigt sand, i nye vandområder osv.). Sekundære arvefølger forekomme på stedet for allerede eksisterende biocenoser efter deres forstyrrelse (som følge af nedskæring, brand, pløjning, vulkanudbrud osv.).
I sin udvikling stræber økosystemet efter en stabil tilstand. Der sker successive ændringer indtil stabilt økosystem, der producerer maksimal biomasse pr. enhed energiflow. Et fællesskab, der er i balance med sine omgivelser, kaldes overgangsalderen.
Typer af forbindelser og relationer mellem organismer
I økosystemer
Levende organismer er forbundet med hinanden på en bestemt måde. Følgende typer forbindelser mellem arter skelnes: trofisk, aktuel, forisk, fabrik. De vigtigste er trofiske og aktuelle forbindelser, da det er dem, der holder organismer af forskellige arter tæt på hinanden og forener dem i samfund.
Trofiske forbindelser opstår mellem arter, når en art lever af andre: levende individer, døde rester, affaldsprodukter. Trofiske forbindelser kan være direkte eller indirekte. En direkte forbindelse manifesteres, når løver lever af levende antiloper, hyæner lever af zebras lig, møgbiller lever af afføring fra store hovdyr osv. En indirekte forbindelse opstår, når forskellige arter konkurrerer om en føderessource ( se afsnittet "Trofiske kæder").
Aktuelle forbindelser manifesterer sig i, at en art ændrer livsbetingelserne for en anden art. For eksempel under en nåleskov er der som regel ingen græsdække.
Foriske forbindelser opstår, når en art deltager i spredningen af en anden art. Dyrenes overførsel af sporefrø og plantepollen kaldes zookori og små individer - foresi.
Fabriksforbindelser bestå i, at en art bruger ekskretionsprodukter, døde rester eller endda levende individer af en anden art til sine strukturer. For eksempel, når fugle bygger reder, bruger de trægrene, græs, dun og fjer fra andre fugle.
Naturlige økosystemer er åbne systemer: de skal modtage og frigive stof og energi. Reserverne af stoffer assimileret af organismer i naturen er ikke ubegrænsede. Hvis disse stoffer ikke blev brugt gentagne gange, ville livet på Jorden være umuligt. En sådan evig cyklus af biogene komponenter er kun mulig, hvis der er funktionelt forskellige grupper af organismer, der er i stand til at udføre og opretholde strømmen af stoffer udvundet fra miljøet.
Som regel kan der i ethvert økosystem skelnes mellem tre funktionelle grupper af organismer. Nogle af dem producerer produkter, andre forbruger dem, og andre omdanner dem til uorganisk form. De kaldes i overensstemmelse hermed: producenter, forbrugere og nedbrydere(Fig. 4.4) .
Ris. 4.4. Skema af stof (heltrukken linje) og energioverførsel
(stiplet linje) i naturlige økosystemer
Den første gruppe af organismer - producenter(lat. producenter-skabe, producere), eller autotrofe organismer(zp.autos- Mig selv, trofe-mad). De er opdelt i foto- og kemoautotrofer.
Fotoautotrofer De bruger sollys som energikilde og uorganiske stoffer, primært kuldioxid og vand, som næringsstof. Denne gruppe af organismer omfatter alle grønne planter og nogle bakterier (for eksempel grønne svovlbakterier, lilla svovlbakterier). Som en vital aktivitet syntetiserer de organiske stoffer i lyset - kulhydrater eller sukkerarter (CH 2 O) n, mens de frigiver oxygen CO 2 + H 2 O = (CH 2 0) n + 0 2,
Kemoautotrofer bruge den energi, der frigives under kemiske reaktioner. Denne gruppe omfatter for eksempel nitrificerende bakterier, der oxiderer ammoniak til salpetersyre og derefter salpetersyre:
2NН 3 + 30 2 = 2HN0 2 + 2Н 2 0 + Q, 2HNO2 + O2 = 2HN03+ Q2.
Kemisk energi (Q), frigivet under disse reaktioner bruges af bakterier til at reducere CO 2 til kulhydrater.
Hovedrollen i syntesen af organiske stoffer tilhører grønne planteorganismer. Kemosyntetiske bakteriers rolle i denne proces er relativt lille. Hvert år skaber fotosyntetiske organismer på Jorden omkring 150 milliarder tons organisk stof, der akkumulerer solenergi.
Den anden gruppe af organismer - forbrugere(lat. forbruge-forbruge), eller heterotrofe organismer(gr. heteros-en anden, trofe- fødevarer), udføre processen med nedbrydning af organiske stoffer.
Disse organismer bruger organisk stof som en kilde til både næringsmateriale og energi. De er opdelt i fagotrofer (gr. phagos-fortærende) og saprotrofer (gr. sapros-rådne).
Phagotrofer lever direkte på plante- eller dyreorganismer.
Saprotrofer De bruger organisk materiale fra døde rester til ernæring.
Den tredje gruppe af organismer - nedbrydere(lat. reducerer- vender tilbage). De deltager i den sidste nedbrydningsfase - mineraliseringen af organiske stoffer til uorganiske forbindelser (CO 2, H 2 0 osv.). Nedbrydere returnerer stoffer til kredsløbet og gør dem til former, der er tilgængelige for producenterne. Nedbrydere omfatter hovedsageligt mikroskopiske organismer (bakterier, svampe osv.).
Nedbrydernes rolle i stoffernes kredsløb er ekstremt stor. Uden nedbrydere ville bunker af organiske rester ophobes i biosfæren; de mineralreserver, som producenterne har brug for, ville løbe tør.
Livet på Jorden eksisterer pga solenergi. Lys er den eneste føderessource på Jorden, hvis energi, kombineret med kuldioxid og vand, giver anledning til fotosynteseprocessen. Fotosyntetiske planter skaber organisk stof, som planteædere lever af, kødædere lever af osv., i sidste ende "føder" planter resten af den levende verden, det vil sige, at solenergi så at sige overføres til organismer gennem planter.
Energi overføres fra organisme til organisme, der skaber mad eller trofisk kæde: fra autotrofer, producenter (skabere) til heterotrofer, forbrugere (spisere) og så videre fire til seks gange fra et trofisk niveau til et andet.
Trofisk niveau er placeringen af hvert led i fødekæden. Første trofiske niveau - disse er producenter. Alle andre niveauer er forbrugere. Andet trofisk niveau- disse er planteædende forbrugere; tredje-kødædende forbrugere, der lever af planteædende former; fjerde-forbrugere, der indtager andre kødædere osv. Som følge heraf kan forbrugerne opdeles i niveauer: forbrugere af det første, andet, tredje osv.
Kun forbrugere med speciale i en bestemt type fødevarer er klart opdelt i niveauer. Der er dog arter, der lever af kød og planteføde (mennesker, bjørne osv.), som kan indgå i fødekæder på ethvert niveau.
Vi må heller ikke glemme dødt organisk stof, som en betydelig del af heterotrofer lever af. Blandt dem er der saprofager og saprofytter (svampe), som bruger den energi, der er indeholdt i detritus. Derfor skelnes der mellem to typer trofiske kæder: spise kæder, eller græsgange, som begynder med at spise fotosyntetiske organismer, og skadelige nedbrydningskæder, som begynder med rester af døde planter, lig og dyreekskrementer. Derfor, ind i økosystemet, er strømmen af strålingsenergi opdelt i to dele, der spredes gennem to typer trofiske netværk, men energikilden er almindelig - solenergi (fig. 4.5).
 |
Figur 4.5. Energi strømmer gennem græsarealernes fødekæde
(alle tal er angivet i kJ/m2 år)
Opretholdelse af organismers vitale aktivitet og cirkulation af stof i økosystemer, dvs. eksistensen af økosystemer afhænger af den konstante strøm af energi, der er nødvendig for alle organismer til deres liv og selvreproduktion.
I modsætning til stof, der kontinuerligt cirkulerer gennem forskellige blokke af økosystemet, som altid kan genbruges og indgå i kredsløbet, kan energi bruges én gang, det vil sige, at der er en lineær strøm af energi gennem økosystemet (fra autotrofer til heterotrofer).
Envejs energiflow som et universelt naturfænomen opstår som et resultat af termodynamikkens love.
Ifølge termodynamikkens første lov , energi kan omdannes fra én form (såsom lys) til en anden (såsom madens potentielle energi), men kan ikke skabes eller ødelægges.
Henholdsvis anden lov, kan der ikke være en enkelt proces forbundet med omdannelsen af energi uden at miste noget af det. En vis mængde energi i sådanne transformationer spredes til utilgængelig termisk energi og går derfor tabt. Derfor kan der ikke ske omdannelser af for eksempel fødevarestoffer til det stof, der udgør organismens krop, hvilket sker med 100 procent effektivitet.
Dermed, levende organismer er energiomdannere. Den mad, som forbrugerne absorberer, absorberes ikke fuldstændigt - fra 12 til 20 % hos nogle planteædere, op til 75 % eller mere hos kødædere. Energiomkostninger er primært forbundet med at opretholde metaboliske processer, som kaldes spild af ånde, estimeret ved den samlede mængde CO 2 frigivet af kroppen. En væsentlig mindre del går til dannelse af væv og en vis tilførsel af næringsstoffer, altså til vækst. Resten af maden udskilles som ekskrementer. Desuden afgives en væsentlig del af energien som varme ved kemiske reaktioner i kroppen og især ved aktivt muskelarbejde. I sidste ende bliver al den energi, der bruges til stofskiftet, omdannet til varme og spredes i miljøet.
Derfor, det meste af energien går tabt under overgangen fra et trofisk niveau til et andet, højere. Omtrent tab er omkring 90%: ikke mere end 10 % af energien fra det forrige niveau overføres til hvert næste niveau. Så hvis producentens kalorieindhold er 1000 J, så når det kommer ind i phytophage, forbliver 100 J, i rovdyrets krop er der allerede 10 J, og hvis dette rovdyr spises af en anden, så er det kun 1 J vil forblive for sin andel, det vil sige 0,1 % af kalorieindholdet i vegetabilske fødevarer.
Et så strengt billede af energiovergangen fra niveau til niveau er imidlertid ikke helt realistisk, da de trofiske kæder af økosystemer er komplekst sammenflettet og danner fødevæv. Men det endelige resultat: spredning og tab af energi, som skal fornyes for at liv kan eksistere.
Som følge heraf kan fødekæder repræsenteres som økologiske pyramider. Økologisk pyramide - en grafisk fremstilling af forholdet mellem producenter, forbrugere og nedbrydere i et økosystem.
Økologisk pyramideregel- et mønster, ifølge hvilket mængden af plantestof, der tjener som grundlag for fødekæden, er cirka 10 gange større end massen af planteædende dyr, og hvert efterfølgende fødeniveau har også en masse 10 gange mindre. En forenklet version af den økologiske pyramide er vist i fig. 4.6.
Eksempel: Lad én person fodres med 300 ørreder i et år. De kræver 90 tusinde frøhaletudser for at fodre dem. For at fodre disse haletudser er der brug for 27.000.000 insekter, som forbruger 1.000 tons græs om året. Hvis en person spiser planteføde, så kan alle pyramidens mellemtrin blive smidt ud, og så kan 1.000 tons plantebiomasse brødføde 1.000 gange flere mennesker.
Der er tre hovedtyper af økologiske pyramider.
Pyramide af tal(Eltons pyramide) afspejler faldet i antallet af organismer fra producenter til forbrugere.
Biomasse pyramide viser ændringen i biomasse på hvert efterfølgende trofisk niveau: for terrestriske økosystemer indsnævrer biomassepyramiden opad, for havets økosystem er den omvendt, hvilket er forbundet med forbrugernes hurtige forbrug af fytoplankton.
Pyramide af energi (produkter) er universel af natur og afspejler et fald i mængden af energi, der er indeholdt i produkterne, der skabes på hvert efterfølgende trofisk niveau.
Livet kan således betragtes som en proces med kontinuerlig udvinding af et eller andet system af energi fra miljøet, transformation og spredning af denne energi under transmission fra et led til et andet.
Økosystemer er forenede naturlige komplekser, der er dannet af en kombination af levende organismer og deres habitat. Økologividenskaben studerer disse formationer.
Udtrykket "økosystem" dukkede op i 1935. Det blev foreslået af den engelske økolog A. Tansley. Et naturligt eller naturligt menneskeskabt kompleks, hvor både levende og indirekte komponenter er i tæt relation gennem metabolisme og distribution af energiflow - alt dette er inkluderet i begrebet "økosystem". Der er forskellige typer økosystemer. Disse grundlæggende funktionelle enheder i biosfæren er opdelt i separate grupper og studeret af miljøvidenskab.
Klassificering efter oprindelse
Der er forskellige økosystemer på vores planet. Økosystemtyper er klassificeret på en bestemt måde. Det er imidlertid umuligt at forbinde al mangfoldigheden af disse enheder i biosfæren sammen. Derfor er der flere klassifikationer af økologiske systemer. For eksempel skelnes de efter oprindelse. Det her:
- Naturlige (naturlige) økosystemer. Disse omfatter de komplekser, hvor cirkulationen af stoffer sker uden nogen menneskelig indgriben.
- Kunstige (antropogene) økosystemer. De er skabt af mennesket og er kun i stand til at eksistere med dets direkte støtte.
Naturlige økosystemer
Naturkomplekser, der eksisterer uden menneskelig deltagelse, har deres egen interne klassifikation. Der er følgende typer naturlige økosystemer baseret på energi:
Fuldt afhængig af solstråling;
Modtagelse af energi ikke kun fra den himmelske krop, men også fra andre naturlige kilder.
Den første af disse to typer økosystemer er uproduktiv. Ikke desto mindre er sådanne naturlige komplekser ekstremt vigtige for vores planet, da de eksisterer over store områder og påvirker klimadannelsen, renser store mængder af atmosfæren osv.
Naturlige komplekser, der modtager energi fra flere kilder, er de mest produktive.
Kunstige biosfærenheder
Menneskeskabte økosystemer er også forskellige. Typerne af økosystemer inkluderet i denne gruppe omfatter:
Agrokosystemer, der opstår som et resultat af menneskeligt landbrug;
Teknoøkosystemer, der opstår som følge af industriel udvikling;
Byøkosystemer som følge af skabelsen af bosættelser.
Alle disse er typer af menneskeskabte økosystemer skabt med direkte deltagelse af mennesker.
Mangfoldighed af naturlige komponenter i biosfæren
Der er forskellige typer og typer af naturlige økosystemer. Desuden skelner økologer dem baseret på de klimatiske og naturlige forhold for deres eksistens. Der er således tre grupper og en række forskellige enheder i biosfæren.
Hovedtyper af naturlige økosystemer:
Jord;
Ferskvand;
Marine.
Terrestriske naturlige komplekser
De mange forskellige typer af terrestriske økosystemer omfatter:
arktisk og alpin tundra;
Boreale nåleskove;
Løvfældende massiver af den tempererede zone;
savanner og tropiske græsarealer;
Chaparrals, som er områder med tørre somre og regnfulde vintre;
Ørkener (både buske og græsklædte);
Halvstedsegrønne tropiske skove beliggende i områder med tydelige tørre og våde årstider;
Tropiske stedsegrønne regnskove.
Ud over hovedtyperne af økosystemer er der også overgangssystemer. Disse er skov-tundraer, semi-ørkener osv.
Årsager til eksistensen af forskellige typer naturlige komplekser
Efter hvilket princip er forskellige naturlige økosystemer placeret på vores planet? Typer af økosystemer af naturlig oprindelse er placeret i en eller anden zone afhængigt af mængden af nedbør og lufttemperatur. Det er kendt, at klimaet i forskellige dele af kloden har betydelige forskelle. Samtidig er den årlige nedbørsmængde ikke den samme. Det kan variere fra 0 til 250 eller mere millimeter. I dette tilfælde falder nedbøren enten jævnt gennem alle årstider eller falder mest i en vis våd periode. Den gennemsnitlige årlige temperatur varierer også på vores planet. Det kan variere fra negative værdier til otteogtredive grader Celsius. Konstansen af opvarmning af luftmasser varierer også. Det kan ikke have væsentlige forskelle i løbet af året, som for eksempel ved ækvator, eller det kan ændre sig konstant.
Karakteristika for naturlige komplekser
Mangfoldigheden af typer af naturlige økosystemer i den terrestriske gruppe fører til, at hver af dem har sine egne karakteristiske egenskaber. Så i tundraerne, som ligger nord for taigaen, er der et meget koldt klima. Dette område er karakteriseret ved negative gennemsnitlige årlige temperaturer og polære dag-nat-cyklusser. Sommer i disse egne varer kun et par uger. Samtidig har jorden tid til at tø op til en lille meters dybde. Nedbør i tundraen falder mindre end 200-300 millimeter i løbet af året. På grund af sådanne klimatiske forhold er disse lande fattige på vegetation, repræsenteret af langsomt voksende laver, mos samt dværg- eller krybende tyttebær- og blåbærbuske. Til tider kan man mødes
Faunaen er heller ikke rig. Den er repræsenteret af rensdyr, små gravende pattedyr samt rovdyr som hermelin, polarræv og væsel. Fugleverdenen er repræsenteret af polar ugle, snespurv og plover. Insekter i tundraen er for det meste dipteranarter. Tundraens økosystem er meget sårbart på grund af dets dårlige evne til at komme sig.
Taigaen, der ligger i de nordlige regioner i Amerika og Eurasien, er meget forskelligartet. Dette økosystem er karakteriseret ved kolde og lange vintre og rigelig nedbør i form af sne. Floraen er repræsenteret af stedsegrønne nåletræer, hvor gran og gran, fyr og lærk vokser. Repræsentanter for dyreverdenen omfatter elge og grævlinger, bjørne og egern, sobler og jærv, ulve og loser, ræve og mink. Taigaen er kendetegnet ved tilstedeværelsen af mange søer og sumpe.
Følgende økosystemer er repræsenteret af løvskove. Økosystemarter af denne type findes i det østlige USA, Østasien og Vesteuropa. Dette er en sæsonbestemt klimazone, hvor temperaturen om vinteren falder til under nul, og der falder mellem 750 og 1500 mm nedbør i løbet af året. Floraen i et sådant økosystem er repræsenteret af bredbladede træer som bøg og eg, ask og lind. Her er buske og et tykt lag græs. Faunaen er repræsenteret af bjørne og elge, ræve og loser, egern og spidsmus. Ugler og spætter, solsorte og falke lever i sådan et økosystem.
Tempererede steppezoner findes i Eurasien og Nordamerika. Deres analoger er tuer i New Zealand såvel som pampas i Sydamerika. Klimaet i disse områder er sæsonbestemt. Om sommeren varmes luften op fra moderat varm til meget høje værdier. Vintertemperaturerne er negative. I løbet af året falder der fra 250 til 750 millimeter nedbør. Steppernes flora er hovedsageligt repræsenteret af græstørv. Dyr omfatter bisoner og antiloper, saigaer og gophers, kaniner og murmeldyr, ulve og hyæner.
Chaparrals er placeret i Middelhavet, såvel som i Californien, Georgia, Mexico og de sydlige kyster af Australien. Det er zoner med mildt tempereret klima, hvor nedbøren falder fra 500 til 700 millimeter i løbet af året. Vegetationen her omfatter buske og træer med stedsegrønne hårde blade, såsom vild pistacie, laurbær osv.
Økologiske systemer som savanner er placeret i Øst- og Centralafrika, Sydamerika og Australien. En betydelig del af dem er placeret i det sydlige Indien. Det er zoner med varmt og tørt klima, hvor nedbøren falder fra 250 til 750 mm i løbet af året. Vegetationen er hovedsageligt græsklædt, med kun sjældne løvtræer (palmer, baobab og akacier) fundet hist og her. Faunaen er repræsenteret af zebraer og antiloper, næsehorn og giraffer, leoparder og løver, gribbe osv. Der er mange blodsugende insekter i disse egne, såsom tsetsefluen.
Ørkener findes i dele af Afrika, det nordlige Mexico osv. Klimaet her er tørt, med nedbør under 250 mm om året. Dage i ørkener er varme og nætter er kolde. Vegetationen er repræsenteret af kaktusser og sparsomme buske med omfattende rodsystemer. Blandt repræsentanterne for dyreverdenen er gophers og jerboas, antiloper og ulve almindelige. Dette er et skrøbeligt økosystem, der let ødelægges af vand- og vinderosion.
Halvstedsegrønne tropiske løvskove findes i Mellemamerika og Asien. Disse områder oplever skiftevis tørre og våde årstider. Den gennemsnitlige årlige nedbør er fra 800 til 1300 mm. Tropiske skove er beboet af en rig fauna.
Tropiske regnskove findes mange steder på vores planet. De findes i Mellemamerika, det nordlige Sydamerika, det centrale og vestlige ækvatoriale Afrika, kystområder i det nordvestlige Australien samt på øerne i Stillehavet og Det Indiske Ocean. Varme klimatiske forhold i disse dele er ikke sæsonbestemte. Kraftig nedbør overstiger grænsen på 2500 mm i løbet af året. Dette system er kendetegnet ved en enorm mangfoldighed af flora og fauna.
Eksisterende naturlige komplekser har som regel ingen klare grænser. Mellem dem er der nødvendigvis en overgangszone. I den forekommer ikke kun samspillet mellem populationer af forskellige typer økosystemer, men også særlige typer af levende organismer. Overgangszonen omfatter således en større mangfoldighed af fauna og flora end de omkringliggende områder.
Akvatiske naturlige komplekser
Disse biosfærenheder kan eksistere i ferskvandsområder og have. Den første af disse omfatter økosystemer som:
Lentic er reservoirer, det vil sige stående vand;
Lotic, repræsenteret ved vandløb, floder, kilder;
Opvoksningsområder, hvor der foregår produktivt fiskeri;
Stræde, bugter, flodmundinger, som er flodmundinger;
Dybvandsrevzoner.
Eksempel på et naturligt kompleks
Økologer skelner mellem en bred vifte af typer af naturlige økosystemer. Ikke desto mindre følger eksistensen af hver af dem det samme mønster. For at forstå samspillet mellem alle levende og ikke-levende væsner i en enhed af biosfæren, skal du overveje arten. Alle mikroorganismer og dyr, der lever her, har en direkte indvirkning på den kemiske sammensætning af luften og jorden.
En eng er et ligevægtssystem, der omfatter forskellige elementer. Nogle af dem, makroproducenter, som er urteagtig vegetation, skaber de økologiske produkter fra dette terrestriske samfund. Ydermere udføres livet af det naturlige kompleks på grund af den biologiske fødekæde. Plantedyr eller primære forbrugere lever af enggræsser og deres dele. Disse er repræsentanter for faunaen såsom store planteædere og insekter, gnavere og mange typer hvirvelløse dyr (gopher og hare, agerhøne osv.).
Primære forbrugere lever af sekundære forbrugere, som omfatter kødædende fugle og pattedyr (ulv, ugle, høg, ræv osv.). Dernæst er reducering involveret i arbejdet. Uden dem er en fuldstændig beskrivelse af økosystemet umulig. Arter af mange svampe og bakterier er disse elementer i det naturlige kompleks. Nedbrydere nedbryder organiske produkter til en mineralsk tilstand. Hvis temperaturforholdene er gunstige, går planterester og døde dyr hurtigt i opløsning til simple forbindelser. Nogle af disse komponenter indeholder batterier, der udvaskes og genbruges. Den mere stabile del af organiske rester (humus, cellulose osv.) nedbrydes langsommere og nærer planteverdenen.
Menneskeskabte økosystemer
De naturlige komplekser diskuteret ovenfor er i stand til at eksistere uden nogen menneskelig indblanding. Helt anderledes er situationen i menneskeskabte økosystemer. Deres forbindelser fungerer kun med direkte deltagelse af en person. For eksempel et agroøkosystem. Hovedbetingelsen for dens eksistens er ikke kun brugen af solenergi, men også modtagelsen af "tilskud" i form af en slags brændstof.
Til dels ligner dette system naturligt. Ligheder med det naturlige kompleks observeres under vækst og udvikling af planter, som opstår på grund af solens energi. Landbrug er dog umuligt uden jordforberedelse og høst. Og disse processer kræver energitilskud fra det menneskelige samfund.
Hvilken type økosystem tilhører byen? Dette er et menneskeskabt kompleks, hvor brændselsenergi er af stor betydning. Dens forbrug er to til tre gange højere end strømmen af solstråler. Byen kan sammenlignes med dybhavs- eller huleøkosystemer. For eksistensen af netop disse biogeocenoser afhænger i høj grad af tilførsel af stoffer og energi udefra.
Byens økosystemer opstod gennem en historisk proces kaldet urbanisering. Under hans indflydelse forlod befolkningen i lande landdistrikter og skabte store bosættelser. Efterhånden styrkede byerne i stigende grad deres rolle i samfundsudviklingen. På samme tid, for at forbedre livet, skabte mennesket selv et komplekst bysystem. Dette førte til en vis adskillelse af byer fra naturen og forstyrrelse af eksisterende naturkomplekser. Bebyggelsessystemet kan kaldes bymæssigt. Men efterhånden som industrien udviklede sig, ændrede tingene sig noget. Hvilken type økosystem tilhører den by, på hvis territorium anlægget eller fabrikken opererer? Det kan snarere kaldes industrielt-urbant. Dette kompleks består af boligområder og territorier, hvor faciliteter, der producerer en række produkter, er placeret. Byens økosystem adskiller sig fra det naturlige ved en mere rigelig og derudover giftig strøm af forskelligt affald.
For at forbedre deres bomiljø skaber folk såkaldte grønne bælter omkring deres bygder. De består af græsplæner og buske, træer og damme. Disse små naturlige økosystemer skaber økologiske produkter, der ikke spiller en særlig rolle i bylivet. For at overleve har mennesker brug for mad, brændstof, vand og elektricitet udefra.
Urbaniseringsprocessen har ændret vores planets liv markant. Indvirkningen af det kunstigt skabte menneskeskabte system har i høj grad ændret naturen over store områder af Jorden. Samtidig påvirker byen ikke kun de zoner, hvor selve arkitektoniske og byggeobjekter er placeret. Det påvirker store områder og videre. For eksempel, med en stigning i efterspørgslen efter træprodukter, fælder folk skove.
Under en bys funktion kommer der mange forskellige stoffer ind i atmosfæren. De forurener luften og ændrer klimaforholdene. Byer har højere skydække og mindre solskin, mere tåge og støvregn og er lidt varmere end nærliggende landområder.
Sammenligning af naturlige og forenklede menneskeskabte økosystemer (efter Miller, 1993)
|
Naturligt økosystem (sump, eng, skov) |
Menneskeskabt økosystem (mark, fabrik, hus) |
|
|
Modtager, konverterer, akkumulerer solenergi. |
Forbruger energi fra fossile og nukleare brændstoffer. |
|
|
Producerer ilt og forbruger kuldioxid. |
Forbruger ilt og producerer kuldioxid, når fossile brændstoffer afbrændes. |
|
|
Danner frugtbar jord. |
Nedbryder eller udgør en trussel mod frugtbar jord. |
|
|
Akkumulerer, renser og forbruger gradvist vand. |
Det spilder meget vand og forurener det. |
|
|
Skaber levesteder for forskellige typer af dyreliv. |
Ødelægger levestederne for mange dyrearter. |
|
|
Filtrerer og desinficerer frit forurenende stoffer og affald. |
Producerer forurenende stoffer og affald, der skal dekontamineres på bekostning af offentligheden. |
|
|
Har evnen til selvopholdelse og selvhelbredelse. |
Kræver store udgifter til konstant vedligeholdelse og restaurering. |
Hovedmålet med de skabte landbrugssystemer er den rationelle brug af disse biologiske ressourcer, som er direkte involveret i menneskelig aktivitet - kilder til fødevarer, teknologiske råvarer, medicin.
Agrokosystemer er skabt af mennesker for at opnå høje udbytter - ren produktion af autotrofer.
Sammenfattende alt, hvad der allerede er blevet sagt om agroøkosystemer, understreger vi deres følgende hovedforskelle fra naturlige (tabel 2).
1. I agroøkosystemer er mangfoldigheden af arter kraftigt reduceret:
§ et fald i arterne af dyrkede planter reducerer også den synlige mangfoldighed af biocenosens dyrepopulation;
§ artsdiversiteten af dyr opdrættet af mennesker er ubetydelig sammenlignet med naturen;
§ dyrkede græsgange (med græs plantet) ligner i artsdiversitet landbrugsmarker.
2. Plante- og dyrearter dyrket af mennesker "udvikler sig" på grund af kunstig selektion og er ikke konkurrencedygtige i kampen mod vilde arter uden menneskelig støtte.
3. Agrokosystemer modtager yderligere energi subsidieret af mennesker ud over solenergi.
4. Rene produkter (høst) fjernes fra økosystemet og kommer ikke ind i biocenosens fødekæde, men dets delvise brug af skadedyr, tab under høst, som også kan trænge ind i naturlige trofiske kæder. De undertrykkes af mennesker på alle mulige måder.
5. Økosystemer af marker, haver, græsgange, køkkenhaver og andre agrocenoser er forenklede systemer, der understøttes af mennesker i de tidlige stadier af succession, og de er lige så ustabile og ude af stand til selvregulering som naturlige pionersamfund og kan derfor ikke eksistere uden menneskelig støtte.
tabel 2
Sammenlignende karakteristika for naturlige økosystemer og agroøkosystemer.
|
Naturlige økosystemer |
Agrokosystemer |
|
|
Primære naturlige elementære enheder i biosfæren, dannet under evolution. |
Sekundære kunstige elementære enheder af biosfæren transformeret af mennesker. |
|
|
Komplekse systemer med et betydeligt antal dyre- og plantearter, hvor populationer af flere arter dominerer. De er karakteriseret ved en stabil dynamisk balance opnået ved selvregulering. |
Forenklede systemer med dominans af populationer af én plante- og dyreart. De er stabile og karakteriseret ved variationen i strukturen af deres biomasse. |
|
|
Produktiviteten bestemmes af de tilpassede egenskaber hos organismer, der deltager i stoffernes kredsløb. |
Produktiviteten bestemmes af niveauet af økonomisk aktivitet og afhænger af økonomiske og tekniske formåen. |
|
|
Primære produkter bruges af dyr og deltager i stoffernes kredsløb. "Forbrug" sker næsten samtidig med "produktion". |
Afgrøden høstes for at tilfredsstille menneskelige behov og fodre husdyr. Levende stof akkumuleres i nogen tid uden at blive forbrugt. Den højeste produktivitet udvikler sig kun i kort tid. |
By . Svarende til et grotte- eller dybhavsøkologisk system eller andre biogeocenoser, hovedsageligt afhængigt af tilførslen af energi og stof udefra. De er helt eller delvist blottet for producenter og kaldes derfor heterotrofisk.
De vigtigste forskelle mellem en by og naturlige økosystemer:
1. Mere intens stofskifte per arealenhed, hvortil der ikke bruges solenergi, men energien fra brændbare materialer og elektricitet.
2. Mere aktiv migration af stoffer, som involverer flytning af metaller, plast mv.
3. En kraftigere strøm af affald, hvoraf mange er mere giftige end de råmaterialer, de er hentet fra.
For at en by kan fungere effektivt, kræver det en tættere sammenhæng med miljøet og større afhængighed af det. Den ilt, der frigives af urbane grønne områder, dækker ikke omkostningerne ved at trække vejret for mennesker, dyr og vigtigst af alt industrivirksomhedernes teknologiske processer. 1m2 af et bysystem bruger 70 gange mere energi end det tilsvarende areal af en naturlig biocenose. Landarealet besat af byer er 1-5% i forskellige områder af verden. Men deres indvirkning på miljøet er enorm. Denne påvirkning manifesterer sig ikke kun som en forbruger af organisk stof og ilt, men også som et kraftigt forurenende stof, der ofte virker over en stor afstand.
De vigtigste egenskaber ved en by som menneskelig habitat:
1. Urbanisering. At øge antallet af byer og befolkningen i dem. I lande med høj tæthed smelter nabobyer sammen og danner store områder med et højt urbaniseringsniveau - megabyer.
2. Levevilkår i byer er unikke. På den ene side er problemer med beskæftigelse, fødevareforsyning og lægebehandling bedre løst. På den anden side er der dårlig indflydelse. Disse omfatter:
b) Industri- og husholdningsaffald forurener jord, vand og luft.
c) Aerosol luftforurening fører til øget overskyethed og dannelse af tåge, varmeudvekslingen forstyrres, så byer bliver en slags "varmeøer". Derfor er sommerperioden i byerne generelt varmere, og vinteren er varmere end i landdistrikterne.
d) Dødeligheden, især for personer, der lider af kroniske hjerte-kar-sygdomme, kan stige 5 gange eller mere.
e) Høje skyer og tåger fører til en svækkelse af belysningen og reducerer også intensiteten af ultraviolet stråling, der når jordens overflade. Mangel på lys fører til en stigning i tilfælde af hypovitaminose D og rakitis hos børn i byerne og reducerer deres modstandsdygtighed over for forkølelse og infektionssygdomme i barndommen.
f) Byer er kendetegnet ved en lav fødselsrate, og deres befolkningstilvækst skyldes primært tilstrømningen af mennesker fra landdistrikterne.
g) Støj og vibrationer påvirker høreapparatet og forårsager neuroser. Lad os se nærmere på det sidste punkt. Hver person opfatter støj forskelligt. Det afhænger af alder, temperament, helbred og miljøforhold. Nogle mennesker mister deres hørelse efter selv kortvarig eksponering for lavintensiv støj. Dens konstante eksponering forårsager ringen for ørerne, svimmelhed, hovedpine og træthed. Støjniveauet måles i enheder, der udtrykker graden af lydtryk - decibel. Dette pres opfattes ikke uendeligt. Et støjniveau på 20-30 decibel (dB) er praktisk talt uskadeligt for mennesker; det er en naturlig baggrundsstøj. Hvad angår høje lyde, er den tilladte grænse her cirka 80 decibel. En lyd på 130 decibel forårsager allerede smerte i en person, og 150 bliver uudholdelig for ham. Sammenlign og brug støjintensitetsskalaen til at bestemme lydstyrken på det sted, hvor du bor og studerer (fig. 1).
Stor støjeksponering sløver hørelsen, forårsager nervesygdomme, sygdomme i det kardiovaskulære system, reducerer reflekser, som kan forårsage ulykker og skader.
Ris. 1. Lydintensitetsskala
Støj har en akkumulerende faktor, dvs. akustiske irritationer, der ophobes i kroppen, undertrykker i stigende grad nervesystemet.
Agrocenoser . Agrocenoser eller landbrugsøkosystemer er i modsætning til byer karakteriseret ved deres hovedkomponent - autotrofe organismer, som forsyner dem med organisk materiale og frigiver ilt. De adskiller sig fra naturlige biogeocenoser i følgende:
1. For at opretholde agrocenosens vitale aktivitet bruges der udover solenergi desuden kemisk energi i form af kunstgødning, mekanisk energi i form af arbejdet med menneskers og dyrs muskler, energien fra brændbare materialer og elektricitet.
2. Artsdiversiteten af organismer er kraftigt reduceret og repræsenteres af individuelle landbrugsafgrøder, nogle gange endda kun én, samt et begrænset antal husdyr.
3. De dominerende arter af planter og dyr er under kontrol af kunstig selektion. Det vil sige, at agrocenoser er organiseret på en sådan måde, at de opnår den maksimale mængde mad.
Der er to typer agrocenoser - omfattende og intensive.
Stor eksisterer ved at bruge den muskulære energi fra mennesker og dyr. Produkterne bruges til at brødføde småbønders familier og til salg eller bytte. Intensiv forbundet med store udgifter til kemisk energi og maskiner. Fødevarer produceres i mængder, der overstiger lokale behov, de eksporteres til salg og spiller en vigtig rolle i økonomien.
Omkring 60 % af landbrugsjorden bruges i vid udstrækning og 40 % intensivt. Effektiviteten af intensive agrocenoser er meget høj. For eksempel forsyner 4% af den amerikanske befolkning, der bor i landdistrikter, ikke kun hele landet med basale fødevarer, men eksporterer det også.
Befolkningskarakteristika for en person.
Alle mennesker på Jorden danner én befolkningsstruktur – menneskeheden. Væksten i denne befolkning er begrænset af tilgængelige naturressourcer og levevilkår, socioøkonomiske og genetiske mekanismer. I det meste af historien var befolkningstilvæksten næsten ubetydelig. Den fik langsomt styrke gennem det 19. århundrede. og steg ekstremt kraftigt efter Anden Verdenskrig. Dette gav anledning til at tale om en "demografisk eksplosion." Lad os se på tallene nedenfor.
For omkring 9 tusind år siden levede 10 millioner mennesker på Jorden.
I begyndelsen af vores æra - omkring 200 millioner mennesker.
I midten af 1600-tallet. - 500 mio
I midten af 1800-tallet. - 1 mia
Efterfølgende bliver væksten i Jordens befolkning hypereksponentiel. 1950 - 2,5 milliarder mennesker, 1960 - 3,0 milliarder, 1970 - 3,7 milliarder, 1980 - 4,4 milliarder, 1990 - 5,6 milliarder, 2000 - 6,2 milliarder kaldes en sådan kraftig stigning i verdens befolkning befolkningseksplosion Tendensen mod at øge verdens befolkning vil højst sandsynligt fortsætte i første halvdel af det 21. århundrede. Ifølge forskellige skøn vil der være fra 7,6 til 9,4 milliarder mennesker på Jorden.
Men i vores land, på trods af dets enorme størrelse og naturressourcer, falder befolkningen med 1,5 millioner mennesker om året, og mænds forventede levetid er faldet til 57 år, hvilket generelt indikerer begyndelsen på affolkningsprocessen.
Størstedelen af stigningen er og bliver i fremtiden i udviklingslandene. Hurtig befolkningstilvækst i de udviklede lande forværrer dramatisk de miljømæssige og sociale problemer. I nogle lande (Kina, Indien) udføres målrettede familieplanlægningsindsatser for at reducere befolkningstilvæksten. Befolkningstilvækst kræver en stigning i fødevareproduktionen, skabelse af nye arbejdspladser og udvidelse af industriproduktionen. Antallet af indbyggere i udviklingslandene er 3/4 af klodens befolkning og forbruger 1/3 af den globale produktion, og forskellen i forbrug pr. indbygger fortsætter med at vokse. Alt dette er ledsaget af forbrug og udtømning af naturressourcer, der er tilgængelige for menneskeheden, og massiv miljøforurening.