지구 생태계의 필수적인 부분입니다. 누가 과학에 생태 시스템이라는 용어를 도입했습니까?

경제학박사 Y. SHISHKOV

우리는 끝없는 푸른 하늘, 푸른 숲과 초원을 보고, 새들의 노래를 듣고, 거의 전적으로 질소와 산소로 구성된 공기를 마시고, 강과 바다를 따라 수영하고, 물을 마시거나 사용하고, 온화한 태양 광선 속에서 일광욕을 합니다. 이 모든 것은 자연스럽고 평범한 일이다. 달리 있을 수 없는 것 같습니다. 항상 그랬고 영원히 그럴 것입니다! 그러나 이것은 일상적인 습관과 행성 지구가 우리가 알고 있는 방식과 왜 그렇게 되었는지에 대한 무지에서 비롯된 깊은 오해입니다. 우리와 다르게 구조화된 행성은 존재할 수 있을 뿐만 아니라 실제로 우주에도 존재합니다. 그러나 환경 조건이 지구와 거의 비슷한 행성이 우주 깊은 곳에 어딘가에 있습니까? 이 가능성은 매우 가정적이며 미미합니다. 지구는 독특하지는 않더라도 어쨌든 자연의 “단편적인” 산물입니다.

지구의 주요 생태계. 산, 숲, 사막, 바다, 바다 – 여전히 상대적으로 순수한 자연 – 그리고 거대 도시는 지구를 완전한 쓰레기장으로 만들 수 있는 사람들의 삶과 활동의 초점입니다.

우주에서 바라보는 지구는 너무나 아름답습니다. 생명을 탄생시킨 독특한 행성이죠.

과학과 생명 // 일러스트레이션

그림은 지구의 진화 단계와 그 위에서 생명체의 발달 단계를 보여줍니다.

이는 지구상의 인간 활동으로 인해 발생하는 부정적인 결과 중 일부일 뿐입니다. 바다와 바다의 물은 기름을 수집하는 방법이 여러 가지가 있지만 기름으로 오염되어 있습니다. 그러나 물은 일반 가정 쓰레기로 막혀 있습니다.

공장과 공장이 담배를 피우지 않고 주변 대기를 더욱 악화시키는 사람이 사는 대륙은 없습니다.

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이 그림은 지구상의 모든 주요 도시의 전형적인 모습입니다. 끝없이 늘어선 자동차, 사람들을 아프게 하는 배기가스, 나무가 죽는 등...

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환경 친화적인 생산이야말로 지구를 더 깨끗하게 만들 수는 없더라도 최소한 우리가 얻은 상태 그대로 두는 것을 가능하게 하는 유일한 방법입니다.

지구 생태계의 오랜 발전

먼저 태양계의 진화가 어떻게 진행되었는지 떠올려 보자. 약 46억년 전, 우리 은하계 내에서 소용돌이치는 많은 가스와 먼지 구름 중 하나가 응축되어 태양계로 변형되기 시작했습니다. 구름 내부에는 가스(수소와 헬륨)와 우주 먼지(이전에 폭발한 거대 별에서 나온 더 무거운 화학 원소의 원자 조각)로 구성된 주 구형이지만 여전히 차갑고 회전하는 덩어리가 형성되었습니다. 증가하는 중력의 영향으로 미래의 행성, 소행성, 혜성과 같은 동일한 구름의 작은 덩어리가 그 주위를 공전하기 시작했습니다. 그들 중 일부의 궤도는 태양에 더 가까운 것으로 밝혀졌고 다른 일부는 성간 물질의 큰 덩어리로 만들어졌고 다른 일부는 더 작은 덩어리로 만들어졌습니다.

처음에는 별로 중요하지 않았습니다. 그러나 시간이 지남에 따라 중력으로 인해 태양과 행성의 밀도가 점점 높아졌습니다. 그리고 압축 정도는 초기 질량에 따라 다릅니다. 그리고 이러한 물질 덩어리가 더 많이 압축될수록 내부에서 더 많은 열이 발생합니다. 이 경우 무거운 화학원소(주로 철, 규산염)가 녹아 중심으로 가라앉고, 가벼운 화학원소(수소, 헬륨, 탄소, 질소, 산소)는 표면에 남게 된다. 탄소는 수소와 결합하여 메탄으로, 질소는 암모니아로, 산소는 물로 변합니다. 그 당시 행성 표면에는 우주의 추위가 지배했기 때문에 모든 화합물은 얼음 형태였습니다. 고체 부분 위에는 수소와 헬륨의 기체층이 있었습니다.

그러나 목성과 토성과 같은 큰 행성의 질량조차도 중심의 압력과 온도가 열핵 반응이 시작되는 지점에 도달하기에는 충분하지 않은 것으로 밝혀졌으며 그러한 반응은 태양 내부에서 시작되었습니다. 그것은 뜨거워지고 약 40억년 전에 별이 되어 빛, 열, X-선, 감마선과 같은 파동 복사뿐만 아니라 소위 태양풍-하전된 물질 입자(양성자)의 흐름을 우주로 보냅니다. 그리고 전자).

형성되는 행성에 대한 테스트가 시작되었습니다. 그들은 태양과 태양풍의 열에너지 흐름에 부딪혔습니다. 원시행성의 차가운 표면이 따뜻해지고, 수소와 헬륨 구름이 그 위로 솟아오르고, 얼음 덩어리의 물, 메탄, 암모니아가 녹아 증발하기 시작했습니다. 태양풍에 의해 이 가스는 우주로 운반되었습니다. 기본 행성의 이러한 "옷 벗김"정도에 따라 태양으로부터의 궤도 거리가 결정됩니다. 가장 가까운 행성은 증발하고 태양풍에 의해 가장 강렬하게 날아갔습니다. 행성이 "얇아짐"에 따라 중력장은 약해지고 태양에 가장 가까운 행성이 우주로 완전히 흩어질 때까지 증발과 수축이 증가했습니다.

태양에서 가장 가까운 생존 행성인 수성은 상대적으로 작고 밀도가 매우 높은 천체로, 금속 핵을 갖고 있지만 자기장은 거의 눈에 띄지 않습니다. 실제로 대기가 없으며 표면은 소결 암석으로 덮여 있으며 낮에는 태양에 의해 420-430oC로 가열되므로 여기에는 액체 물이 없습니다. 태양으로부터 더 멀리 떨어져 있는 금성은 크기와 밀도가 우리 행성과 매우 유사합니다. 그것은 거의 철심만큼 크지만 축 주위의 느린 회전(지구보다 243배 느림)으로 인해 모든 생명체를 파괴하는 태양풍으로부터 보호할 수 있는 자기장이 부족합니다. 그러나 금성은 97%의 이산화탄소(CO 2)와 2% 미만의 질소로 구성된 상당히 강력한 대기를 유지하고 있습니다. 이 가스 구성은 강력한 온실 효과를 생성합니다. CO 2는 금성 표면에서 반사된 태양 복사가 우주로 빠져 나가는 것을 방지하므로 행성 표면과 대기의 하층이 470 ° C로 가열됩니다. 그러한 지옥에서는 액체 물과 살아있는 유기체에 대해 이야기 할 수 없습니다.

우리의 또 다른 이웃인 화성은 크기가 지구의 거의 절반입니다. 그리고 금속 코어가 있고 지구와 거의 같은 속도로 축을 중심으로 회전하지만 자기장은 없습니다. 왜? 금속 코어는 매우 작으며, 가장 중요한 것은 용융되지 않아 그러한 장을 유도하지 않는다는 것입니다. 결과적으로, 화성 표면은 태양에 의해 지속적으로 방출되는 수소 핵 및 기타 원소의 전하를 띤 파편에 의해 지속적으로 충격을 받습니다. 화성의 대기는 금성과 구성이 유사합니다(95% CO 2 및 3% 질소). 그러나이 행성의 약한 중력과 태양풍으로 인해 대기는 극도로 희박합니다. 화성 표면의 압력은 지구보다 167 배 낮습니다. 이 압력에서는 거기에도 액체 물이 있을 수 없습니다. 하지만 화성은 기온이 낮기 때문에(낮 평균 영하 33oC) 존재하지 않습니다. 적도 지역의 여름에는 최대 +17°C까지 올라가고 겨울에는 고위도 지역의 기온이 영하 125°C까지 떨어지며 이때 대기의 이산화탄소도 얼음으로 변합니다. 화성.

큰 행성인 목성과 토성은 고체 표면이 전혀 없습니다. 상부 층은 액체 수소와 헬륨으로 구성되어 있고 하부 층은 녹은 중원소로 구성되어 있습니다. 천왕성은 용융된 규산염으로 이루어진 핵을 가진 액체 공이며, 핵 위에는 약 8,000km 깊이의 뜨거운 바다가 있으며, 무엇보다도 두께가 11,000km에 달하는 수소-헬륨 대기입니다. 가장 먼 행성인 해왕성과 명왕성은 생물학적 생명의 기원에 똑같이 부적합합니다.

오직 지구만이 운이 좋았습니다. 상황의 무작위 조합(주요한 것은 원시 행성 단계의 초기 질량, 태양으로부터의 거리, 축 주위의 회전 속도 및 강한 자기장을 제공하는 반액체 철심의 존재) 태양풍으로부터 보호합니다) 행성이 결국 우리가 보던 것과 같은 모습이 되도록 허용했습니다. 지구의 오랜 지질학적 진화로 인해 지구에서만 생명체가 탄생하게 되었습니다.

우선, 지구 대기의 가스 구성이 변했습니다. 처음에는 수소, 암모니아, 메탄 및 수증기로 구성된 것으로 보입니다. 그런 다음 수소와 상호 작용하여 메탄은 CO 2로, 암모니아는 질소로 변했습니다. 지구의 1차 대기에는 산소가 없었습니다. 냉각되면서 수증기가 액체 물로 응축되어 지구 표면의 4분의 3을 덮는 바다와 바다가 형성되었습니다. 대기 중 이산화탄소의 양이 감소하여 물에 용해되었습니다. 지구 역사 초기 단계의 특징인 지속적인 화산 폭발 동안 CO 2 의 일부는 탄산염 화합물에 결합되었습니다. 대기 중 이산화탄소의 감소는 이로 인해 생성된 온실 효과를 약화시켰습니다. 지구 표면의 온도가 감소하고 수성과 금성에 존재하고 존재하는 온도와 근본적으로 달라지기 시작했습니다.

바다와 바다는 지구의 생물학적 진화에 결정적인 역할을 했습니다. 물에 용해된 다양한 화학 원소의 원자는 상호 작용하여 새롭고 더 복잡한 무기 화합물을 형성합니다. 그들로부터 번개의 전기 방전, 금속의 방사성 방사선 및 해수의 수중 화산 폭발의 영향으로 가장 간단한 유기 화합물, 즉 단백질이 구성되는 초기 "빌딩 블록"인 아미노산이 발생했습니다. 유기체. 이러한 단순 아미노산의 대부분은 분해되지만, 일부는 더욱 복잡해지면서 환경에 적응하고 번식할 수 있는 박테리아와 같은 일차 단세포 유기체가 되었습니다.

따라서 약 35억년 전에 지구의 지질학적 역사에서 질적으로 새로운 단계가 시작되었습니다. 그것의 화학적 진화는 생물학적 진화에 의해 보완되었습니다(또는 오히려 배경으로 밀려났습니다). 태양계의 다른 어떤 행성도 이것을 알지 못했습니다.

햇빛의 영향으로 광합성을 수행할 수 있는 엽록소와 기타 색소가 일부 박테리아의 세포에 나타나기까지 약 15억 년이 더 지났습니다. 즉, 이산화탄소(CO 2)와 물(H 2 O) 분자를 유기화합물과 유리산소(O 2). 이제 태양의 빛 복사는 바이오매스의 끝없는 성장에 기여하기 시작했고, 유기체의 발달은 훨씬 더 빨라졌습니다.

그리고 더 나아가. 이산화탄소를 흡수하고 결합되지 않은 산소를 방출하는 광합성의 영향으로 지구 대기의 가스 구성이 변경되었습니다. CO 2 비율은 감소하고 O 2 비율은 증가했습니다. 땅을 덮고 있는 숲은 이 과정을 가속화했습니다. 그리고 약 5억년 전에 가장 단순한 물새 척추동물이 나타났습니다. 약 1억년이 더 지나면 산소의 양은 일부 척추동물이 육지에 도달할 수 있는 수준에 도달했습니다. 모든 육지 동물이 산소를 호흡하기 때문일 뿐만 아니라 고도 25-30km의 대기 상층에 오존 보호층(O3)이 나타나 자외선의 상당 부분을 흡수하기 때문입니다. 육지 동물에게 파괴적인 태양의 엑스레이 방사선.

이때까지 지구 대기의 구성은 생명체의 추가 발달에 매우 유리한 특성을 얻었습니다. 질소 78%, 산소 21%, 아르곤 0.9%, 이산화탄소, 수소 및 기타 가스가 매우 적습니다(0.03%). 이러한 대기로 인해 지구는 태양으로부터 상당히 많은 열에너지를 받아 금성과 달리 약 40%가 우주로 반사되며 지구 표면이 과열되지 않습니다. 하지만 그게 전부는 아닙니다. 단파 복사의 형태로 지구에 거의 자유롭게 도달하는 열 태양 에너지는 장파 적외선 복사의 형태로 우주에 반사됩니다. 이는 수증기, 이산화탄소, 메탄, 산화질소 및 대기에 포함된 기타 가스에 의해 부분적으로 보유되어 자연적인 온실 효과를 생성합니다. 덕분에 대기의 하층과 지구 표면에는 다소 안정적인 적당한 온도가 유지됩니다. 이는 자연적인 온실 효과가 존재하지 않았을 경우보다 약 33oC 더 높습니다.

그리하여 지구상에는 생명에 적합한 독특한 생태계가 단계적으로 형성되었습니다. 크고 반쯤 녹은 철심과 축을 중심으로 하는 지구의 빠른 회전은 충분히 강한 자기장을 생성하여 태양의 양성자와 전자의 흐름이 지구 주위로 흐르게 하며, 증가된 기간 동안에도 지구에 심각한 해를 끼치지 않습니다. 태양 복사(핵이 더 작고 단단하더라도 지구의 자전이 더 느리더라도 태양풍에 대해 무방비 상태로 유지됩니다). 그리고 자기장과 상당한 질량 덕분에 지구는 상당히 두꺼운 대기층(약 1000km 두께)을 유지하여 지구 표면에 편안한 열 체제와 풍부한 액체 물을 생성합니다. 생명의 기원과 진화.

20억년 동안 지구상의 다양한 식물과 동물 종의 수는 약 1천만 마리에 이르렀습니다. 이 중 21%는 식물이고, 거의 76%는 무척추동물이고, 3%가 조금 넘는 척추동물이며, 그 중 10분의 1만이 포유류입니다. 각 자연 및 기후 구역에서 그들은 영양, 즉 음식, 사슬의 연결로 서로를 보완하여 상대적으로 안정적인 생물권을 형성합니다.

지구에 출현한 생물권은 점차 생태계에 적응하여 에너지와 물질의 지질 순환에 참여하면서 생태계의 필수 구성 요소가 되었습니다.

살아있는 유기체는 물, 탄소, 산소, 질소, 수소, 황, 철, 칼륨, 칼슘 및 기타 화학 원소를 포함하는 많은 생지화학적 순환의 활성 구성 요소입니다. 무기상에서 유기상으로 전환된 다음, 식물과 동물의 폐기물 또는 그 잔해의 형태로 무기상으로 돌아갑니다. 예를 들어, 매년 전체 이산화탄소의 7분의 1과 산소의 1/4500이 유기층을 통과하는 것으로 추산됩니다. 어떤 이유로 지구상의 광합성이 중단된다면 약 2000년 안에 대기에서 유리 산소가 사라질 것입니다. 동시에 가장 단순한 혐기성 유기체(특정 유형의 박테리아, 효모 및 벌레)를 제외하고 모든 녹색 식물과 모든 동물이 사라질 것입니다.

지구 생태계는 생물권의 기능과 관련되지 않은 다른 물질 순환 덕분에 자립적입니다. 학교에서 알려진 자연의 물 순환을 떠올려 보겠습니다. 밀접하게 상호 연결된 생물학적 및 비생물학적 순환의 전체 세트는 상대적인 균형을 이루는 복잡한 자기 조절 생태계를 형성합니다. 그러나 안정성은 매우 취약하고 취약합니다. 이에 대한 증거는 반복되는 행성 재앙으로, 그 원인은 큰 우주 물체가 지구로 떨어지거나 강력한 화산 폭발로 인해 지구 표면에 햇빛 공급이 오랫동안 감소했기 때문입니다. 매번 그러한 재난은 지구 생물군의 50~96%를 앗아갔습니다. 그러나 생명은 다시 태어나 계속 발전했습니다.

공격적인 호모 사피엔스

이미 언급했듯이 광합성 식물의 출현은 지구 발전의 새로운 단계를 표시했습니다. 그러한 극적인 지질학적 변화는 지능을 갖고 있지 않은 비교적 단순한 생명체에 의해 발생되었습니다. 강력한 지능을 지닌 고도로 조직화된 유기체인 인간에게서 지구 생태계에 훨씬 더 실질적인 영향을 미칠 것으로 기대하는 것은 당연하다. 다양한 추정에 따르면 그러한 생물의 먼 조상 인 유인원은 약 3 ~ 180 만년 전, 네안데르탈 인은 약 20 ~ 10 만년, 현대 호모 사피엔스 사피엔스는 불과 4 만년 전에 나타났습니다. 지질학에서는 300만년도 연대기적 오류의 한계에 속하며, 4만년은 지구 나이의 100만분의 1에 불과합니다. 그러나 이 지질학적 순간에도 사람들은 생태계의 균형을 철저히 훼손했습니다.

우선, 역사상 처음으로 호모 사피엔스 인구의 증가는 식량 부족이나 사람을 먹는 포식자 등 자연적 한계와 균형을 이루지 못했습니다. 도구의 개발(특히 산업 혁명 이후)로 인해 사람들은 사실상 일반적인 영양 사슬에서 벗어나 거의 무한정 번식할 수 있는 기회를 얻었습니다. 불과 2000년 전에는 약 3억 명이 있었는데, 2003년에는 지구 인구가 21배 증가하여 63억 명에 이르렀습니다.

두번째. 서식지가 어느 정도 제한되어 있는 다른 모든 생물종과 달리, 인간은 토양, 기후, 지질, 생물학적 및 기타 조건에 관계없이 지구 표면 전체에 정착해 왔습니다. 이 이유만으로도 자연에 미치는 영향의 정도는 다른 생물의 영향과 비교할 수 없습니다. 그리고 마지막으로 지능 덕분에 사람들은 자연 환경에 적응하기보다는 이 환경을 자신의 필요에 맞게 적응시킵니다. 그리고 그러한 적응(최근까지 그들은 자랑스럽게 "자연의 정복"이라고 말함)은 점점 더 공격적이고 심지어 공격적인 성격을 띠고 있습니다.

수천 년 동안 사람들은 환경으로 인한 제한을 거의 느끼지 않았습니다. 그리고 인근 지역에서 멸종하려는 사냥감의 양이 감소하고 경작지나 방목용 초원이 고갈된 것을 확인하면 새로운 곳으로 이주했습니다. 그리고 모든 것이 반복되었습니다. 천연자원은 무궁무진해 보였습니다. 환경에 대한 순전히 소비자주의적인 접근 방식이 실패로 끝나는 경우도 있었습니다. 9000여 년 전, 수메르인들은 늘어나는 메소포타미아 인구를 먹이기 위해 관개 농업을 개발하기 시작했습니다. 그러나 시간이 지남에 따라 그들이 만든 관개 시스템은 토양의 침수와 염분화를 초래했으며 이는 수메르 문명의 죽음의 주요 원인이었습니다. 다른 예시. 현재의 과테말라, 온두라스, 멕시코 남동부 지역에서 번성했던 마야 문명은 약 900년 전 주로 토양 침식과 강의 침적토로 인해 붕괴되었습니다. 같은 이유로 남미 메소포타미아의 고대 농업 문명이 몰락했습니다. 이러한 경우는 바닥이 없는 자연의 우물에서 최대한 많은 양을 끌어낸다는 규칙의 예외일 뿐입니다. 그리고 사람들은 생태계의 상태를 보지 않고 그것으로부터 그림을 그렸습니다.

현재까지 사람들은 지구 토지의 약 절반을 자신의 필요에 맞게 개조했습니다. 26%는 목초지, 11%는 경작지 및 임업, 나머지 2~3%는 주택 건설, 산업 시설, 운송 및 서비스 부문에 사용되었습니다. . 삼림벌채로 인해 농경지는 1700년 이후 6배 증가했습니다. 이용 가능한 담수 공급원 중 인류는 절반 이상을 사용합니다. 동시에 지구 강 중 거의 절반이 상당히 얕아지거나 오염되었으며, 277개의 가장 큰 수로 중 약 60%가 댐 및 기타 공학 구조물에 의해 막혀 인공 호수가 생성되고 생태계에 변화가 발생했습니다. 저수지와 강 하구.

사람들은 많은 동식물 대표자들의 서식지를 훼손하거나 파괴했습니다. 1600년 이후 지구상에서는 484종의 동물과 654종의 식물이 사라졌습니다. 현재 1,183종의 조류 중 8분의 1 이상이, 1,130종의 포유류 중 4분의 1이 지구상에서 멸종 위기에 처해 있습니다.

세계의 바다는 인간으로 인해 고통을 덜 받았습니다. 인간은 원래 생산성의 8%만 사용합니다. 그러나 여기에서도 그는 사악한 "흔적"을 남겨 해양 동물의 3분의 2를 한계까지 포획하고 다른 많은 바다 주민의 생태계를 파괴했습니다. 20세기에만 해안 맹그로브 숲의 거의 절반이 파괴되었고 산호초의 10분의 1이 회복 불가능하게 파괴되었습니다.

그리고 마지막으로 급속히 성장하는 인류의 또 다른 불쾌한 결과는 산업 및 가정 폐기물입니다. 추출된 천연 원료의 총 질량 중 10분의 1 이하만이 최종 소비자 제품으로 변환되고 나머지는 매립지로 이동됩니다. 일부 추정에 따르면 인류는 나머지 생물권보다 2000배 더 많은 유기 폐기물을 생산합니다. 오늘날 호모 사피엔스의 생태발자국은 다른 모든 생명체가 환경에 미치는 부정적인 영향을 합친 것보다 더 큽니다. 인류는 생태학적 막다른 골목, 아니 오히려 절벽 끝에 가까워졌습니다. 20세기 후반부터 지구 생태계 전체의 위기가 커지고 있다. 이는 여러 가지 이유로 생성됩니다. 그중 가장 중요한 것, 즉 지구 대기 오염만을 고려해 봅시다.

기술의 진보는 환경을 오염시키는 다양한 방법을 만들어냈습니다. 이는 고체 및 액체 연료를 열 또는 전기 에너지로 변환하는 다양한 고정 설비입니다. 이것들은 차량(의심할 여지없이 자동차와 비행기가 리더임)과 농업과 가축에서 나오는 썩어가는 폐기물이 있는 농업입니다. 이는 야금, 화학 생산 등의 산업 공정입니다. 이는 도시 폐기물이며 마지막으로 화석 연료 추출입니다(예를 들어 석유 및 가스전이나 탄광 근처의 폐기물 더미에서 끊임없이 연기가 나는 불꽃을 기억하십시오).

공기는 1차 가스뿐만 아니라 햇빛의 영향으로 탄화수소와 전자가 반응하는 동안 대기에서 형성되는 2차 가스에 의해서도 오염됩니다. 이산화황과 다양한 질소 화합물은 구름에 모인 물방울을 산화시킵니다. 비, 안개 또는 눈의 형태로 떨어지는 이러한 산성화된 물은 토양과 수역을 오염시키고 숲을 파괴합니다. 서유럽에서는 대규모 산업 중심지 주변에서 호수 물고기가 죽어가고 있으며, 숲은 죽은 나무들의 묘지로 변하고 있습니다. 그러한 장소의 숲 동물은 거의 완전히 죽습니다.

인위적인 대기 오염으로 인한 이러한 재앙은 보편적이지만 여전히 공간적으로 어느 정도 국지화되어 있습니다. 이는 지구의 특정 지역에만 적용됩니다. 그러나 일부 유형의 오염은 행성 규모를 얻습니다. 우리는 자연 온실 효과를 향상시키는 이산화탄소, 메탄 및 질소 산화물의 대기 배출에 대해 이야기하고 있습니다. 대기 중으로의 이산화탄소 배출은 추가적인 온실 효과의 약 60%를 생성하고, 메탄은 약 20%, 기타 탄소 화합물은 14%, 나머지 6-7%는 산화질소에서 발생합니다.

자연 조건에서 지난 수억 년 동안 대기 중 CO 2 의 함량은 약 7,500억 톤(표층 공기 전체 중량의 약 0.3%)이며, 이 수준으로 유지되는 이유는 다음과 같습니다. 그 과잉 질량은 광합성 과정에서 물에 용해되어 식물을 흡수합니다. 이 균형이 상대적으로 조금만 깨져도 기후와 기후에 적응한 식물과 동물 모두에 대한 결과를 예측하기 어려운 생태계의 심각한 변화를 위협합니다.

지난 2세기 동안 인류는 이러한 균형을 깨뜨리는 데 상당한 “공헌”을 해왔습니다. 1750년에는 대기 중으로 단지 1,100만 톤의 CO 2 를 배출했습니다. 100년 후에는 배출량이 18배 증가하여 1억 9,800만 톤에 이르렀고, 100년 후에는 30배 증가하여 60억 톤에 이르렀습니다. 1995년까지 이 수치는 240억 톤으로 4배 증가했습니다. 대기 중 메탄 함량은 지난 2세기 동안 약 두 배로 늘어났습니다. 그리고 온실 효과를 높이는 능력은 CO 2 보다 20배 더 큽니다.

그 결과는 즉각적이었습니다. 20세기에 지구 평균 표면 온도는 0.6°C 증가했습니다. 그것은 사소한 것처럼 보일 것입니다. 그러나 그러한 온도 상승조차도 20세기가 지난 천년 동안 가장 따뜻했고, 90년대가 지난 세기에 가장 따뜻하기에는 충분합니다. 지구 표면의 적설량은 1960년대 후반 이후 10% 감소했으며, 북극해의 얼음 두께는 지난 수십 년 동안 1미터 이상 감소했습니다. 그 결과 지난 100년 동안 세계 해양의 수위가 7~10cm 상승했습니다.

일부 회의론자들은 인간이 만든 기후 온난화를 신화라고 생각합니다. 그들은 온도 변동의 자연적인주기가 있으며 그 중 하나가 현재 관찰되고 있으며 인위적 요인은 무리라고 말합니다. 지구 근처 대기에는 자연적인 온도 변동 주기가 존재합니다. 그러나 그것들은 수십 년에 걸쳐 측정되며, 일부는 수세기에 걸쳐 측정됩니다. 지난 200년 이상 동안 관찰된 기후 온난화는 일반적인 자연 순환에 맞지 않을 뿐만 아니라 부자연스럽게 빠르게 발생합니다. 전 세계 과학자들과 협력하는 기후변화에 관한 정부 간 패널은 2001년 초에 인간이 초래한 변화가 점점 더 명확해지고 있고, 온난화가 가속화되고 있으며, 그 영향이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 심각하다고 보고했습니다. 특히 2100년까지 다양한 위도에서 지구 표면의 평균 온도가 1.4~5.8°C 더 증가하여 그에 따른 모든 결과가 발생할 것으로 예상됩니다.

기후 온난화는 고르지 않게 분포되어 있습니다. 북위도에서는 열대 지방보다 더 두드러집니다. 따라서 금세기에는 알래스카, 캐나다 북부, 그린란드, 북부 아시아 및 티베트에서 겨울 기온이 가장 눈에 띄게 증가하고 중앙 아시아에서는 여름 기온이 가장 눈에 띄게 증가할 것입니다. 이러한 온난화 분포는 기류 역학의 변화를 수반하고 그에 따라 강수량의 재분배를 수반합니다. 그리고 이것은 허리케인, 홍수, 가뭄, 산불 등 점점 더 많은 자연 재해를 발생시킵니다. 20세기에는 이러한 재난으로 인해 약 1,000만 명이 사망했습니다. 더욱이, 대형 재난의 수와 그로 인한 파괴적인 결과가 증가하고 있습니다. 50년대에는 대규모 자연재해가 20건, 70년대에는 47건, 90년대에는 86건의 자연재해로 인한 피해가 엄청났다(그래프 참조).

금세기의 첫 해는 전례 없는 홍수, 허리케인, 가뭄, 산불로 특징지어졌습니다.

그리고 이것은 시작에 불과합니다. 고위도 지역의 기후 온난화는 북부 시베리아, 콜라 반도, 북미 아한대 지역의 영구 동토층이 녹는 것을 위협하고 있습니다. 이는 무르만스크, 보르쿠타, 노릴스크, 마가단 및 얼어붙은 땅 위에 서 있는 수십 개의 다른 도시와 마을의 건물 아래 기초가 떠오를 것임을 의미합니다(재앙이 임박했다는 징후는 노릴스크에서 이미 기록되었습니다). 그러나 그것이 전부는 아닙니다. 영구 동토층 껍질이 해동되고 있으며 그 아래에 수천 년 동안 저장된 막대한 양의 메탄을 배출하는 출구가 열립니다. 이 가스는 온실 효과를 증가시킵니다. 이미 시베리아 여러 곳에서 메탄이 대기 중으로 누출되기 시작했다는 기록이 있습니다. 이곳의 기후가 조금 더 따뜻해지면 메탄 배출량이 엄청나게 늘어날 것입니다. 그 결과 온실 효과가 증가하고 지구 전체에 걸쳐 기후 온난화가 더욱 커집니다.

비관적인 시나리오에 따르면, 기후 온난화로 인해 2100년까지 세계 해양 수위는 거의 1미터 상승할 것입니다. 그리고 지중해 남해안, 아프리카 서해안, 남아시아(인도, 스리랑카, 방글라데시, 몰디브), 동남아시아 전 해안 국가, 태평양과 인도양의 산호초가 무대가 될 것이다. 자연 재해의. 방글라데시에서만 바다로 인해 약 300만 헥타르의 땅이 물에 잠기고 1,500만~2,000만 명이 이재민이 될 위험이 있습니다. 인도네시아에서는 340만 헥타르가 침수되고 최소 200만 명이 이재민이 발생할 수 있습니다. 베트남의 경우 이 수치는 200만 헥타르와 천만 명의 이재민이 될 것입니다. 그리고 전 세계적으로 그러한 피해자의 총 수는 약 10억 명에 달할 수 있습니다.

UNEP 전문가에 따르면 지구 기후 온난화로 인한 비용은 계속해서 증가할 것이라고 합니다. 해수면 상승과 높은 폭풍 해일에 대비한 방어 비용은 연간 10억 달러에 달할 수 있습니다. 대기 중 CO 2 농도가 산업화 이전 수준에 비해 두 배로 증가하면 전 세계 농업 및 임업은 가뭄, 홍수, 화재로 인해 연간 최대 420억 달러의 손실을 입을 것이며, 물 공급 시스템은 추가 비용(약 470억 달러)에 직면하게 됩니다. 2050년까지.

인간은 점점 더 자연과 자신을 막다른 골목으로 몰아넣고 있으며, 거기서 벗어나기가 점점 더 어려워지고 있습니다. 뛰어난 러시아 수학자이자 생태학자인 Academician N. N. Moiseev는 복잡한 비선형 시스템과 마찬가지로 생물권도 안정성을 잃을 수 있으며 그 결과 특정 준안정 상태로 돌이킬 수 없는 전환이 시작될 것이라고 경고했습니다. 이 새로운 상태에서는 생물권의 매개변수가 인간의 생명에 부적합할 가능성이 높습니다. 그러므로 인류가 면도날 위에서 균형을 잡고 있다고 말하는 것은 잘못된 것이 아닙니다. 언제까지 이렇게 균형을 잡을 수 있을까요? 1992년에 세계에서 가장 권위 있는 두 과학 단체인 영국 왕립학회와 미국 국립과학원은 공동으로 다음과 같이 말했습니다. “지구의 미래는 지속 가능한 발전에 달려 있습니다. 앞으로 30년이 결정적일 것입니다." N.N. Moiseev는 "그런 재앙은 불확실한 미래에 일어나지 않을 수도 있지만 아마도 이미 다가오는 21세기 중반에 일어날 것"이라고 썼습니다.

이러한 예측이 정확하다면 역사적 기준으로 볼 때 탈출구를 찾는 데 남은 시간은 30년에서 50년까지 거의 없습니다.

막 다른 골목에서 벗어나는 방법?

수백 년 동안 사람들은 절대적으로 확신했습니다. 인간은 창조주에 의해 자연의 왕관이자 통치자이자 변형자로 창조되었습니다. 그러한 나르시시즘은 여전히 ​​주요 세계 종교에서 지지를 받고 있습니다. 더욱이, 그러한 동종 중심 이데올로기는 지난 세기 20년대에 생물권을 지식권(그리스어 noos-마음)으로 전환한다는 아이디어를 공식화한 뛰어난 러시아 지질학자이자 지구화학자인 V.I. Vernadsky에 의해 뒷받침되었습니다. 생물권의 일종의 지적 "층"으로. “인류 전체는 강력한 지질학적 힘이 됩니다. 그리고 그 앞에, ​​그의 생각과 작업 앞에는 하나의 전체로서 자유로운 사고를 하는 인류의 이익을 위해 생물권을 재구성하는 문제가 제기됩니다.”라고 그는 썼습니다. 더욱이, “[사람]은 일과 생각을 통해 자신의 삶의 영역을 재건할 수 있고 또 그래야 하며, 이전과 비교하여 근본적으로 재건해야 합니다”(강조 추가. - Yu.Sh.).

사실, 이미 언급했듯이 우리는 생물권이 지식권으로 전환되는 것이 아니라 인류의 공격적인 개입으로 인해 자연 진화에서 부자연으로 전환됩니다. 이러한 파괴적인 개입은 생물권뿐만 아니라 대기, 수권 및 부분적으로 암석권에도 적용됩니다. 인류가 자신이 초래한 자연 환경 파괴의 많은 측면을 (전부는 아니지만) 깨달았음에도 불구하고 멈출 수 없고 계속해서 환경 위기를 악화시키고 있다면 어떤 이성의 왕국이 존재할까요? 그것은 도자기 가게의 황소처럼 자연 서식지에서 행동합니다.

쓰라린 숙취가 시작되었습니다. 탈출구를 찾는 것이 시급합니다. 현대 인류는 기술, 경제, 문화적 발전 수준과 사고 방식 모두에서 매우 이질적이기 때문에 검색이 어렵습니다. 어떤 사람들은 세계 사회의 미래 운명에 무관심한 반면 다른 사람들은 구식 논리를 고수합니다. 우리는 그러한 문제에서 벗어나지 못했지만 이번에도 벗어날 것입니다. "아마도"에 대한 희망은 치명적인 오산으로 판명될 수도 있습니다.

인류의 또 다른 부분은 임박한 위험의 심각성을 이해하지만 탈출구를 찾기 위한 집단적 탐색에 참여하는 대신 현재 상황에 책임이 있는 사람들을 폭로하는 데 모든 에너지를 쏟습니다. 이들은 자유주의적 세계화, 이기적인 산업화된 국가, 또는 단순히 “모든 인류의 주요 적”인 미국이 위기의 원인이라고 생각합니다. 그들은 신문과 잡지에 자신들의 분노를 표출하고, 대규모 시위를 조직하고, 거리 폭동에 가담하고, 국제기구 포럼이 열리는 도시에서 유리창 깨기를 즐긴다. 그러한 폭로와 시연은 보편적인 문제의 해결을 한 단계 더 진전시키는 것이 아니라 오히려 방해한다고 말할 필요가 있습니까?

마지막으로, 세계 공동체의 아주 작은 세 번째 부분은 위협의 정도를 이해할 뿐만 아니라 현재 상황에서 벗어날 방법을 찾는 데 지적, 물질적 자원을 집중합니다. 그녀는 미래의 안개 속에서도 관점을 식별하고, 비틀거리며 나락에 빠지지 않도록 최적의 길을 찾기 위해 노력한다.

21세기 초 인류가 안고 있는 실제 위험과 자원을 따져보면, 현재의 난국에서 벗어날 가능성은 아직 어느 정도 남아 있다고 말할 수 있습니다. 그러나 세 가지 전략적 방향에서 많은 문제를 해결하려면 전례 없는 상식과 전 세계 공동체의 의지가 필요합니다.

첫 번째는 세계 사회의 심리적 방향 전환, 행동 고정 관념의 급격한 변화입니다. 학자 B. S. 스테핀은 “기술 문명이 낳은 위기에서 벗어나기 위해서는 사회가 르네상스처럼 어려운 영적 혁명의 단계를 거쳐야 할 것”이라고 말했다. “우리는 새로운 가치를 개발해야 할 것입니다. 자연에 대한 우리의 태도를 바꿔야 합니다. 우리는 자연을 다시 만들고 경작하는 밭처럼 바닥이 없는 식료품 저장실로 간주할 수 없습니다." 이러한 심리적 혁명은 각 개인의 논리적 사고가 크게 복잡해지고 대다수 인류의 새로운 행동 모델로의 전환 없이는 불가능합니다. 그러나 반면에 사회 내 관계의 근본적인 변화 없이는, 즉 새로운 도덕적 규범 없이는, 미시 사회와 거시 사회의 새로운 조직 없이는, 다른 사회 간의 새로운 관계 없이는 불가능합니다.

인류의 그러한 심리적 방향 전환은 매우 어렵습니다. 우리는 수천년 동안 형성된 사고와 행동의 고정관념을 깨뜨려야 할 것입니다. 그리고 무엇보다도 우리는 자연의 왕관, 자연의 변화자, 통치자로서의 인간의 자존심에 대한 근본적인 수정이 필요합니다. 수많은 세계 종교가 수천 년 동안 설파하고 20세기 지식권 교리의 지지를 받은 이 동성애 중심적 패러다임은 역사의 이념적 쓰레기통으로 보내져야 합니다.

우리 시대에는 다른 가치 체계가 필요합니다. 생명체와 무생물에 대한 사람들의 태도는 "우리"와 "다른 모든 것"이라는 반대에 기초해서는 안되며, "우리"와 "다른 모든 것"은 모두 "지구"라는 우주선의 동등한 승객이라는 이해에 기초해야합니다. . 그러한 심리적 혁명은 일어날 것 같지 않습니다. 그러나 봉건제에서 자본주의로의 전환 시대에 비록 규모는 작지만 정확히 이런 종류의 혁명이 전통적으로 사회를 "우리"(푸른 피의 사람들)로 나누었던 귀족의 의식에서 일어났다는 것을 기억합시다. ) 및 "그들"(일반인 및 폭도들). 현대 민주주의 사회에서는 그러한 사상이 부도덕해졌습니다. 자연에 관한 수많은 "금기"가 개인과 대중의 의식에 나타날 수 있고, 자리잡아야 합니다. 이는 세계 사회와 개인의 필요와 생태계의 능력 사이의 균형을 요구하는 일종의 생태학적 명령입니다. 도덕성은 대인 관계나 국제 관계를 넘어서서 살아 있고 무생물인 자연과 관련된 행동 규범을 포함해야 합니다.

두 번째 전략방향은 과학기술 진보의 가속화와 세계화이다. “세계적 재앙으로 발전할 위험이 있는 생태 위기는 생산력의 발전, 과학 기술의 성취로 인해 발생하기 때문에 문명 과정의 이러한 구성 요소를 더 이상 발전시키지 않고는 탈출구를 생각할 수 없습니다.” N. N. Moiseev는 "탈출구를 찾으려면"인류의 창의적인 천재성과 수많은 발명 및 발견의 최대한의 노력이 필요합니다. 유능한 사람이라면 누구나 자신의 창의적인 잠재력을 드러낼 수 있습니다.”

실제로 인류는 수세기에 걸쳐 발전해 온 생산 구조를 근본적으로 변화시켜 추출 산업의 비중을 극도로 줄이고 농업의 토양과 지하수를 오염시켜야 할 것입니다. 탄화수소 에너지에서 원자력 에너지로 전환; 액체 연료를 사용하는 자동차 및 항공 운송을 환경 친화적인 다른 운송 수단으로 교체합니다. 제품과 폐기물로 인한 대기, 수질, 토양 오염을 최소화하기 위해 화학 산업 전체를 대대적으로 개편합니다.

일부 과학자들은 20세기 기술문명에서 벗어나는 데서 인류의 미래를 내다봅니다. 예를 들어, Yu. V. Yakovets는 자신이 '인문주의 사회'로 보는 후기 산업 시대에는 '후기 산업 사회의 기술적 성격이 극복될 것'이라고 믿습니다. 실제로 환경재난을 예방하기 위해서는 농업, 에너지, 야금, 화학공업, 건설, 일상생활 등 인간 활동의 모든 영역에서 환경기술을 창출하고 구현하기 위한 과학기술적 노력을 최대한 강화해야 한다. , 탈산업사회는 탈기술사회가 아니라 오히려 초기술사회가 되어가고 있다. 또 다른 점은 기술의 벡터가 자원 흡수에서 자원 절약으로, 환경적으로 더러운 기술에서 환경 보호 기술로 변화하고 있다는 것입니다.

그러한 질적으로 새로운 기술은 인류와 자연의 이익과 해를 모두 위해 사용될 수 있기 때문에 점점 더 위험해지고 있다는 점을 명심하는 것이 중요합니다. 그러므로 여기에는 꾸준히 증가하는 주의와 주의가 필요합니다.

세 번째 전략 방향은 세계 공동체의 후기 산업 중심지와 그 주변부 및 반주변부 사이의 기술적, 경제적, 사회 문화적 격차를 극복하거나 적어도 크게 줄이는 것입니다. 결국, 근본적인 기술 변화는 막대한 재정과 인적 자원을 보유한 선진국뿐만 아니라, 환경적으로 위험한 오래된 기술을 중심으로 급속히 산업화되고 있으며 재정과 인적 자원이 부족한 개발도상국 전반에 걸쳐 이루어져야 합니다. 환경 보호 기술을 구현합니다. 현재 세계 공동체의 후기 산업 중심지에서만 창출되고 있는 기술 혁신은 산업화 또는 산업화 주변부에서도 도입되어야 합니다. 그렇지 않으면, 구식이고 환경적으로 위험한 기술이 점점 더 많은 규모로 이곳에서 사용될 것이며, 지구의 자연 환경 파괴는 더욱 가속화될 것입니다. 세계 개발도상국의 산업화 과정을 멈추는 것은 불가능합니다. 이는 우리가 환경에 대한 피해를 최소화하는 방식으로 이를 수행하도록 도와야 함을 의미합니다. 이러한 접근 방식은 고도로 발전된 국가의 인구를 포함하여 모든 인류의 이익을 위한 것입니다.

세계 공동체가 직면한 세 가지 전략적 과제는 그 어려움과 인류의 미래 운명에 대한 중요성 모두에서 전례가 없는 일입니다. 그들은 밀접하게 상호 연결되어 있고 상호 의존적입니다. 그 중 하나를 해결하지 못하면 다른 문제를 해결할 수 없습니다. 대체로 이것은 동물 중에서 "가장 똑똑"하게 된 호모 사피엔스 종의 성숙도에 대한 테스트입니다. 그가 정말 똑똑하고 지구 생태계와 그 안에 있는 자신을 황폐화로부터 구할 수 있다는 것을 증명할 때가 왔습니다.

생태계- 이것은 살아있는 유기체와 그 서식지의 기능적 통일성입니다. 생태계의 주요 특징은 차원이 없고 순위가 없다는 것입니다. 장기간에 걸쳐 일부 생물권을 다른 생물권으로 교체하는 것을 계승이라고 합니다. 새로 형성된 기판에서 일어나는 천이를 일차라고 합니다. 이미 식생이 점유하고 있는 지역에서의 천이를 2차 천이라고 합니다.

생태계 분류의 단위는 생물군계(특정 기후 조건과 이에 상응하는 주요 식물 및 동물 종이 있는 자연 구역 또는 지역)입니다.

특별한 생태계인 생물지구권증(biogeocenosis)은 균질한 자연 현상이 있는 지구 표면의 한 부분입니다. biogeocenosis의 구성 요소는 climatope, edaphotope, Hydrotope (biotope)뿐만 아니라 phytocenosis, Zoocenosis 및 microbiocenosis (biocenosis)입니다.

식량을 얻기 위해 사람들은 인위적으로 농업 생태계를 만듭니다. 저항과 안정성이 낮지 만 생산성이 높다는 점에서 자연과 다릅니다.

생태계는 생물권의 기본 구조 단위입니다

생태계 또는 생태계는 유기체와 유기체를 포함하기 때문에 생태학의 기본 기능 단위입니다.

무생물 환경 - 서로의 특성에 상호 영향을 미치는 구성 요소와 지구상에 존재하는 형태로 생명을 유지하는 데 필요한 조건입니다. 용어 생태계 1935년 영국의 생태학자가 처음 제안했습니다. A. 탄슬리.

따라서 생태계는 물질의 순환 덕분에 안정적인 생명 시스템을 형성하는 일련의 살아있는 유기체 (공동체)와 그 서식지로 이해됩니다.

유기체의 공동체는 가장 가까운 물질 및 에너지 연결을 통해 무기 환경과 연결됩니다. 식물은 이산화탄소, 물, 산소, 무기염의 지속적인 공급이 있어야만 존재할 수 있습니다. 종속 영양 생물은 독립 영양 생물을 먹고 살지만 산소와 물과 같은 무기 화합물의 공급이 필요합니다.

어떤 주어진 서식지에서나 그 서식지에 서식하는 유기체의 생명을 유지하는 데 필요한 무기 화합물의 매장량은 이러한 매장량을 갱신하지 않으면 오래 지속되지 않을 것입니다. 환경으로의 영양분 반환은 유기체의 생애 동안 (호흡, 배설, 배변의 결과) 그리고 사망 후 시체와 식물 잔해의 분해로 인해 발생합니다.

결과적으로 공동체는 유기체의 생명 활동으로 인한 원자의 흐름이 순환적으로 닫히는 경향이 있는 무기 환경과 함께 특정 시스템을 형성합니다.

쌀. 8.1. 생물 지구화의 구조와 구성 요소 간의 상호 작용 방식

1940년에 제안된 “생물지구권증(biogeocenosis)”이라는 용어는 러시아 문헌에서 널리 사용됩니다. 비. NSukachev.그의 정의에 따르면, 생물지구권증은 “지구 표면의 일정 범위에 걸친 균질한 자연 현상(대기, 암석, 토양 및 수문학적 조건)의 집합으로, 이를 구성하는 이러한 구성 요소의 상호 작용에 특별한 특이성을 가지며 그들 자신과 다른 자연 현상 사이의 특정 유형의 물질과 에너지 교환이며 끊임없는 움직임과 발전 속에서 내부적으로 모순되는 변증법적 통일성을 나타냅니다.”

생물지질증 V.N. Sukachev는 두 가지 블록을 식별했습니다. 에코탑— 비생물적 환경의 일련의 조건과 생물권증- 모든 살아있는 유기체의 총체 (그림 8.1). 에코톱은 종종 식물에 의해 변형되지 않는 비생물적 환경(물리-지리적 환경 요소의 주요 복합체)으로 간주되며, 비오톱은 살아있는 유기체의 환경 형성 활동에 의해 변형된 비생물적 환경 요소 집합입니다.

"생물 지구화"라는 용어는 연구중인 거시 시스템의 구조적 특성을 훨씬 더 많이 반영하는 반면 "생태계"의 개념은 우선 기능적 본질을 포함한다는 의견이 있습니다. 사실, 이 용어들 사이에는 차이가 없습니다.

특정 물리화학적 환경(비오톱)과 살아있는 유기체 공동체(생물권증)의 결합이 생태계를 형성한다는 점에 유의해야 합니다.

생태계 = 비오톱 + 생물권화.

생태계의 평형(안정) 상태는 물질 순환을 기반으로 보장됩니다(문단 1.5 참조). 생태계의 모든 구성 요소는 이러한 순환에 직접적으로 참여합니다.

생태계에서 물질의 순환을 유지하려면 소화 가능한 형태의 무기 물질과 기능적으로 다른 세 가지 생태학적 유기체 그룹(생산자, 소비자 및 분해자)의 공급이 필요합니다.

생산자독립 영양 유기체는 무기 화합물을 사용하여 몸을 만들 수 있습니다(그림 8.2).

쌀. 8.2. 생산자

소비자 -생산자나 다른 소비자로부터 유기물을 소비하여 새로운 형태로 변형시키는 종속 영양 유기체.

분해자그들은 죽은 유기물을 먹고 살아가며, 이를 다시 무기 화합물로 전환합니다. 소비자와 생산자 모두 일생 동안 부분적으로 분해자 역할을 하여 미네랄 대사 산물을 환경에 방출하기 때문에 이 분류는 상대적입니다.

원칙적으로 원자의 순환은 다른 두 그룹의 활동으로 인해 소비자라는 중간 링크 없이 시스템에서 유지될 수 있습니다. 그러나 그러한 생태계는 예를 들어 미생물로만 형성된 공동체가 기능하는 지역에서는 예외적으로 발생합니다. 자연에서 소비자의 역할은 주로 동물에 의해 수행됩니다. 생태계에서 원자의 순환 이동을 유지하고 가속화하는 활동은 복잡하고 다양합니다.

자연 생태계의 규모는 매우 다양합니다. 그 안에 유지되는 물질 순환의 폐쇄성 정도도 다릅니다. 주기에 동일한 요소가 반복적으로 포함됩니다. 예를 들어 별도의 생태계로서 나무 줄기의 이끼류 쿠션, 인구가 있는 썩어가는 그루터기, 작은 임시 수역, 초원, 숲, 대초원, 사막, 바다 전체를 고려할 수 있습니다. 그리고 마지막으로 생명체가 차지하는 지구 전체 표면.

일부 유형의 생태계에서는 경계 외부로의 물질 이동이 너무 커서 주로 외부에서 동일한 양의 물질이 유입되어 안정성이 유지되는 반면 내부 순환은 효과적이지 않습니다. 여기에는 흐르는 저수지, 강, 하천, 가파른 산 경사면이 포함됩니다. 다른 생태계는 훨씬 더 완전한 물질 순환을 가지며 상대적으로 자율적입니다(숲, 초원, 호수 등).

생태계는 실질적으로 폐쇄된 시스템입니다. 이것이 환경과 에너지, 물질, 정보를 교환하는 개방형 시스템인 생태계와 공동체, 인구 간의 근본적인 차이점입니다.

그러나 환경과 최소한의 질량 교환이 여전히 발생하기 때문에 지구상의 단일 생태계가 완전히 폐쇄된 순환을 갖는 것은 아닙니다.

생태계는 태양 에너지 흐름을 사용하여 서식지에 비해 비평형 상태를 유지하기 위한 작업을 수행하는 상호 연결된 에너지 소비자 집합입니다.

공동체의 계층에 따라 지구상의 생명체도 그에 상응하는 생태계의 계층으로 나타난다. 생명의 생태계 조직은 존재에 필요한 조건 중 하나입니다. 이미 언급했듯이 일반적으로 지구상의 유기체와 표면의 각 특정 영역에서 유기체의 생명에 필요한 생물학적 요소의 매장량은 무제한이 아닙니다. 오직 순환 시스템만이 이러한 비축량에 생명의 지속에 필요한 무한성의 속성을 부여할 수 있습니다.

기능적으로 다른 유기체 그룹만이 주기를 유지하고 수행할 수 있습니다. 생명체의 기능적, 생태학적 다양성과 환경에서 추출된 물질의 흐름을 순환으로 구성하는 것은 생명의 가장 오래된 속성입니다.

이러한 관점에서 볼 때 생태계에서 끊임없이 발생하는 자연 서식지 교란으로 인해 생태계에서 많은 종의 지속 가능한 존재가 이루어지며 새로운 세대가 새로 비워진 공간을 차지할 수 있습니다.

생태계 개념

생태학 연구의 주요 목표는 생태계 또는 생태계입니다. 생태계는 살아있는 자연 수준의 시스템에서 생물권화 이후 다음 위치를 차지합니다. 생물권화(biocenosis)에 대해 말할 때 우리는 살아있는 유기체만을 의미했습니다. 환경 요인과 함께 살아있는 유기체 (생물권 증)를 고려하면 이것은 이미 생태계입니다. 따라서 생태계는 살아있는 유기체(생물권화)와 그 서식지(예를 들어 대기는 불활성, 토양, 저장소는 생체 불활성 등)에 의해 형성된 자연 복합체(생체 비활성 시스템)입니다. 물질과 에너지의 교환.

생태학에서 일반적으로 받아들여지는 “생태계”라는 용어는 1935년 영국의 식물학자 A. Tansley에 의해 도입되었습니다. 그는 생태학자의 관점에서 생태계는 유기체의 복합체뿐만 아니라 우리가 살아가는 환경을 형성하는 물리적 요인의 전체 복합체를 포함하는 지구 표면의 기본적인 자연 단위를 대표한다고 믿었습니다. 가장 넓은 의미에서 서식지 요소를 생물군계 환경이라고 부릅니다." Tansley는 생태계는 유기체 사이뿐만 아니라 유기물과 무기물 사이에서도 다양한 유형의 대사가 특징이라고 강조했습니다. 이는 살아있는 유기체의 복합체일 뿐만 아니라 물리적 요인의 조합이기도 합니다.

생태계 (생태계)- 에너지 흐름과 물질의 생물학적 순환에 의해 조직된 살아있는 유기체와 그 서식지의 통일성을 나타내는 생태학의 기본 기능 단위. 이것은 생물과 그 서식지, 함께 사는 모든 생물체 세트 및 존재 조건의 기본 공동체입니다 (그림 8).

쌀. 8. 다양한 생태계: a - 중간 구역의 연못(1 - 식물성 플랑크톤, 2 - 동물성 플랑크톤, 3 - 수영 딱정벌레(애벌레 및 성체), 4 - 어린 잉어, 5 - 파이크, 6 - 크로노미드 유충(저크 모기), 7 - 박테리아, 8 - 해안 식물의 곤충, b - 초원(I - 주요 무기 및 유기 성분), II - 생산자(식물), A - 초식동물(암말, 들쥐, 등); B – 간접적 또는 쓰레기를 먹는 소비자 또는 saprobes(토양 무척추 동물); C – “산” 포식자(매)

"생태계"라는 개념은 다양한 수준의 복잡성과 크기를 지닌 개체에 적용될 수 있습니다. 생태계의 예로는 수천 종의 식물, 동물, 미생물이 함께 살고 그들 사이에서 발생하는 상호 작용으로 연결된 특정 장소와 시간의 열대 우림이 있습니다. 생태계는 바다, 바다, 호수, 초원, 늪과 같은 자연 지형입니다. 생태계는 늪의 험먹일 수도 있고, 유기체가 그 안에 살고 있는 숲속의 썩은 나무일 수도 있고, 개미가 사는 개미집일 수도 있습니다. 가장 큰 생태계는 지구입니다.

각 생태계는 특정 경계(가문비나무 숲 생태계, 저지대 늪 생태계)로 특징지어질 수 있습니다. 그러나 “생태계”라는 개념 자체에는 서열이 없습니다. 그것은 차원이 없다는 특징을 가지고 있으며, 영토 제한이 없다는 특징이 있습니다. 일반적으로 생태계는 구호, 종 다양성, 물리화학적 및 영양 조건 등과 같은 비생물적 환경 요소에 의해 구분됩니다. 생태계의 크기는 물리적 측정 단위(면적, 길이, 부피 등)로 표현될 수 없습니다. 이는 대사 및 에너지 과정을 고려한 체계적인 측정으로 표현됩니다. 따라서 생태계는 일반적으로 생산자, 소비자 및 분해자가 참여하는 다소 완전한 생물학적 순환이 발생하는 상호 작용 동안 생물학적 (살아있는 유기체) 및 비생물적 환경의 구성 요소 집합으로 이해됩니다. "생태계"라는 용어는 공원 생태계, 농업 생태계(농업 생태계)와 같은 인공 구조물과 관련하여 사용되기도 합니다.

생태계는 다음과 같이 나눌 수 있습니다. 미세 생태계(숲의 나무, 수생 식물의 해안 덤불), 중생태계(늪, 소나무 숲, 호밀밭) 및 거시생태계(바다, 바다, 사막).

생태계의 균형에 대하여

평형 생태계는 영양분의 농도를 "제어"하여 고체상과의 평형을 유지하는 생태계입니다. 고체상(살아있는 유기체의 잔해)은 생물군의 필수 활동의 산물입니다. 평형 생태계의 일부인 공동체와 인구도 평형 상태에 있을 것입니다. 이러한 유형의 생물학적 균형을 이동하는, 죽음의 과정은 새로운 유기체의 출현으로 지속적으로 보상되기 때문입니다.

평형 생태계는 Le Chatelier의 지속 가능성 원칙을 따릅니다. 결과적으로 이러한 생태계는 항상성을 가지고 있습니다. 즉, 내부 균형을 유지하면서 외부 영향을 최소화할 수 있습니다. 생태계의 안정성은 화학적 평형을 변화시키는 것이 아니라 영양분의 합성 및 분해 속도를 변화시킴으로써 달성됩니다.

특히 관심을 끄는 것은 이전에 생태계에 의해 생성되어 "비축된" 목재 및 모르트(이탄, 부식질, 깔짚)와 같은 유기 물질의 생물학적 순환에 참여하는 것을 기반으로 생태계의 안정성을 유지하는 방법입니다. 이 경우 목재는 개인의 물질적 부의 역할을 하고 모르트매스는 생태계 전체에 속하는 집단적 부의 역할을 합니다. 이 "물질적 부"는 생태계의 회복력을 높여 불리한 기후 변화, 자연 재해 등에서 생태계의 생존을 보장합니다.

생태계의 안정성은 크기가 클수록 더 크고, 종과 개체군 구성이 더 풍부하고 다양합니다.

다양한 유형의 생태계는 개인 및 집단의 물질적 부의 다양한 비율로 지속 가능성을 저장하는 개인 및 집단 방법에 대해 다양한 옵션을 사용합니다.

따라서 생태계에 포함된 생명체(공동체) 전체의 주요 기능은 물질의 폐쇄 순환을 기반으로 생태계의 평형(안정적인) 상태를 보장하는 것입니다.

생태계는 동물, 식물 및 미생물의 공동체, 특징적인 서식지, 물질과 에너지의 교환이 일어나는 전체 관계 시스템 등 여러 구성 요소를 포함하는 시스템인 생태학의 핵심 개념 중 하나입니다.

과학에서는 생태계를 여러 가지로 분류합니다. 그 중 하나는 알려진 모든 생태계를 두 개의 큰 클래스, 즉 자연에 의해 생성된 자연과 인간에 의해 생성된 인공으로 나눕니다. 각 클래스를 더 자세히 살펴보겠습니다.

자연생태계

위에서 언급했듯이 자연 생태계는 자연력의 작용으로 형성되었습니다. 그 특징은 다음과 같습니다.

• 유기물질과 무기물질의 밀접한 관계
• 물질 순환의 완전하고 닫힌 순환: 유기물의 출현에서 시작하여 무기 성분으로의 부패 및 분해로 끝납니다.
• 회복력과 자기 치유 능력.

모든 자연 생태계는 다음과 같은 특성으로 정의됩니다.

• 1. 종 구조: 동물이나 식물의 각 종의 수는 자연 조건에 따라 조절됩니다.
  2. 공간구조: 모든 유기체는 엄격한 수평 또는 수직 계층으로 배열됩니다. 예를 들어, 산림 생태계에서는 계층이 명확하게 구분되며 수생 생태계에서는 유기체의 분포가 물의 깊이에 따라 달라집니다.
  3. 생물 및 비생물 물질. 생태계를 구성하는 유기체는 무기물(비생물적: 빛, 공기, 토양, 바람, 습도, 압력)과 유기물(생물적 - 동물, 식물)로 구분됩니다.
  4. 차례로, 생물학적 구성 요소는 생산자, 소비자 및 파괴자로 나뉩니다. 생산자에는 햇빛과 에너지를 사용하여 무기 물질에서 유기 물질을 생성하는 식물과 박테리아가 포함됩니다. 소비자는 이 유기물을 먹고 사는 동물과 식충식물이다. 파괴자(균류, 박테리아, 일부 미생물)는 유기물이 무기물로 전환되는 역과정을 수행하므로 먹이사슬의 정점입니다.

각 자연 생태계의 공간적 경계는 매우 임의적입니다. 과학에서는 늪, 호수, 산, 강과 같은 구호의 자연적인 윤곽으로 이러한 경계를 정의하는 것이 일반적입니다. 그러나 전체적으로 우리 행성의 생물 껍질을 구성하는 모든 생태계는 환경 및 공간과 상호 작용하기 때문에 개방된 것으로 간주됩니다. 가장 일반적인 개념에서 그림은 다음과 같습니다. 살아있는 유기체는 환경으로부터 에너지, 우주 및 지상 물질을 받고 퇴적암과 가스가 생성되어 궁극적으로 우주로 탈출합니다.

자연 생태계의 모든 구성 요소는 밀접하게 상호 연결되어 있습니다. 이러한 연결의 원리가 발전하려면 수년, 때로는 수세기가 걸립니다. 그러나 이러한 연결과 기후 조건이 특정 지역에 사는 동식물의 종을 결정하기 때문에 이것이 바로 그들이 그렇게 안정되는 이유입니다. 자연 생태계의 불균형은 사라지거나 멸종될 수 있습니다. 예를 들어, 이러한 위반에는 삼림 벌채나 특정 동물 종 개체군의 멸종이 포함될 수 있습니다. 이 경우 먹이사슬은 즉시 붕괴되고 생태계는 '실패'하기 시작한다.

그런데 생태계에 추가 요소를 도입하는 것도 생태계를 방해할 수 있습니다. 예를 들어, 사람이 선택한 생태계에서 처음에는 없었던 동물을 사육하기 시작하는 경우입니다. 이에 대한 명확한 확인은 호주에서 토끼를 사육하는 것입니다. 처음에는 이러한 비옥한 환경과 번식을 위한 우수한 기후 조건에서 토끼가 놀라운 속도로 번식하기 시작했기 때문에 이것은 유익했습니다. 그러나 결국 다 무너지고 말았습니다. 수많은 토끼 떼가 이전에 양들이 풀을 뜯던 목초지를 황폐화시켰습니다. 양의 수가 줄어들기 시작했습니다. 그리고 사람은 토끼 10마리보다 양 한 마리에서 더 많은 음식을 얻습니다. 이 사건은 “토끼들이 호주를 먹었다”는 속담이 되기도 했다. 과학자들이 토끼 개체수를 없애기까지는 엄청난 노력과 많은 비용이 필요했습니다. 호주에서 그들의 개체수를 완전히 근절하는 것은 불가능했지만 그 수가 감소하여 더 이상 생태계를 위협하지 않았습니다.

인공 생태계

인공 생태계는 인간이 만든 조건에서 살아가는 동물과 식물의 공동체입니다. 그들은 또한 noobiogeocenoses 또는 사회생태계라고도 불립니다. 예: 들판, 목초지, 도시, 사회, 우주선, 동물원, 정원, 인공 연못, 저수지.

인공 생태계의 가장 간단한 예는 수족관입니다. 여기서 서식지는 수족관 벽에 의해 제한되며 에너지, 빛 및 영양분의 흐름은 물의 온도와 구성을 조절하는 사람에 의해 수행됩니다. 주민 수도 처음에 결정됩니다.

첫 번째 특징: 모든 인공 생태계는 종속 영양입니다.즉, 즉석식품을 섭취하는 것입니다. 가장 큰 인공 생태계 중 하나인 도시를 예로 들어보겠습니다. 여기서는 인공적으로 생성된 에너지(가스 파이프라인, 전기, 식품)의 유입이 큰 역할을 합니다. 동시에, 그러한 생태계는 독성 물질이 대량으로 방출되는 것이 특징입니다. 즉, 나중에 자연 생태계에서 유기물 생산에 사용되는 물질은 종종 인공 생태계에 적합하지 않게 됩니다.

인공 생태계의 또 다른 특징은 개방형 대사주기입니다.인간에게 가장 중요한 농업생태계를 예로 들어보겠습니다. 여기에는 사람들이 소비재 생산을 위한 조건을 만드는 들판, 정원, 채소밭, 목초지, 농장 및 기타 농경지가 포함됩니다. 사람들은 그러한 생태계에서 (작물 형태로) 먹이 사슬의 일부를 가져가므로 먹이 사슬이 파괴됩니다.

인공 생태계와 자연 생태계의 세 번째 차이점은 종의 수가 적다는 것입니다.. 실제로 사람은 한 종의 식물이나 동물을 번식시키기 위해 생태계를 만듭니다. 예를 들어, 밀밭에서는 모든 해충과 잡초가 죽고 밀만 재배됩니다. 이렇게 하면 더 나은 수확을 얻을 수 있습니다. 그러나 동시에 인간에게 ‘무익한’ 유기체의 파괴는 생태계를 불안정하게 만든다.

자연생태계와 인공생태계의 비교특성

자연생태계와 사회생태계를 비교하여 표 형태로 제시하는 것이 더 편리합니다.

). 현대 용어는 영국의 생태학자인 A. Tansley에 의해 처음 제안되었습니다. (영어)러시아인

1935년에. V.V. Dokuchaev는 또한 생물권화라는 아이디어를 통합 시스템으로 개발했습니다. 그러나 러시아 과학에서는 V.N. Sukachev(1944)가 도입한 생물지구권 개념이 일반적으로 받아들여지고 있습니다. 관련 과학에는 지구 생태학의 "지구 시스템"과 같은 "생태계"의 개념과 어느 정도 일치하거나 같은시기에 다른 과학자 "홀로세"에 의해 도입된 다양한 정의도 있습니다(F. Clements, 1930). ) 및 "생체 불활성 신체"(V.I. Vernadsky, 1944).

생태계 개념

정의

때로는 생태계가 역사적으로 발전된 시스템이라는 점이 특히 강조됩니다(생물권세 참조).

생태계 개념

유진 오덤(1913-2000). 생태계 생태학의 아버지

생태계는 (L. Bertalanffy의 복잡한 시스템 정의에 따르면) 복잡하고, 자기 조직화되고, 자기 조절하고, 자기 발전하는 시스템입니다. 생태계의 주요 특징은 생태계의 생물적 부분과 비생물적 부분 사이에 비교적 폐쇄적이고 공간적, 시간적으로 안정적인 물질과 에너지 흐름이 존재한다는 것입니다. 따라서 모든 생물학적 시스템을 생태계라고 부를 수는 없습니다. 예를 들어 수족관이나 썩은 그루터기는 그렇지 않습니다. 이러한 생물학적 시스템(자연 또는 인공)은 충분히 자급자족할 수 없고 자체 조절이 가능하지 않습니다(수족관). 조건 조절을 중단하고 특성을 동일한 수준으로 유지하면 충분히 빨리 붕괴됩니다. 그러한 공동체는 물질과 에너지의 독립적인 폐쇄 순환(그루터기)을 형성하지 않고 더 큰 시스템의 일부일 뿐입니다. 그러한 시스템은 하위 공동체, 즉 소우주라고 불려야 합니다. 때때로 facies 개념이 (예를 들어 지구 생태학에서) 사용되지만 그러한 시스템, 특히 인공 기원을 완전히 설명할 수는 없습니다. 일반적으로 다른 과학에서 "상"의 개념은 하위 생태계 수준의 시스템(식물학, 조경 과학)에서 생태계와 관련이 없는 개념(지질학) 또는 균질한 생태계를 통합하는 개념에 이르기까지 다양한 정의에 해당합니다. (Sochava V. B.) 또는 생태계 정의와 거의 동일합니다 (L. S. Berg, L. G. Ramensky).

정의에 따르면 "생태계"와 "생물 지구화"의 개념 사이에는 차이가 없습니다. 생물 지구화는 생태계라는 용어의 완전한 동의어로 간주될 수 있습니다. 그러나 "생물 지구화"라는 용어는 생물 지구화와 특정 토지 영역 또는 수생 환경의 연결을 더 강조하기 때문에 생물 지구화는 가장 기본적인 수준에서 생태계의 유사 역할을 할 수 있다는 광범위한 의견이 있습니다. 생태계는 추상적인 영역을 의미합니다. 따라서 생물지구권은 일반적으로 생태계의 특별한 경우로 간주됩니다. 생물지구권이라는 용어를 정의하는 다양한 저자들은 생물지구권증의 특정 생물적, 비생물적 구성요소를 나열하는 반면, 생태계의 정의는 더 일반적입니다.

생태계 구조

생태계에서는 생물적 요소와 비생물적 요소의 두 가지 구성 요소로 구분할 수 있습니다. 생물은 생태계의 영양 구조를 형성하는 독립 영양(광합성 및 화학 합성 또는 생산자로부터 존재를 위한 1차 에너지를 받는 유기체)과 종속 영양(유기물의 산화로부터 에너지를 받는 유기체 - 소비자 및 분해자) 구성 요소로 구분됩니다.

생태계의 존재와 다양한 프로세스의 유지를 위한 유일한 에너지원은 0.1~1%의 효율로 태양 에너지(열, 화학 결합)를 흡수하는 생산자이며, 드물게는 원래 양의 3~4.5%에 불과합니다. 독립 영양 생물은 생태계의 첫 번째 영양 수준을 나타냅니다. 생태계의 후속 영양 수준은 소비자(2차, 3차, 4차 및 후속 수준)의 비용으로 형성되며 무생물을 독립 영양에 의해 동화될 수 있는 미네랄 형태(비생물적 구성 요소)로 변환하는 분해자에 의해 닫힙니다. 요소.

생태계의 주요 구성 요소

생태계 구조의 관점에서 보면 다음과 같습니다.

1. 온도, 습도, 조명 조건 및 기타 환경의 물리적 특성을 결정하는 기후 체제;
2. 사이클에 포함된 무기 물질;
3. 물질과 에너지의 순환에서 생물적 부분과 비생물적 부분을 연결하는 유기 화합물;
4. 생산자 - 일차 생산물을 생성하는 유기체;
5. 거대 소비자 또는 식세포는 다른 유기체 또는 큰 유기 물질 입자를 먹는 종속 영양 생물입니다.
6. 미세 소비자 (saprotrophs) - 죽은 유기물을 파괴하고 광물화하여 순환으로 되돌리는 종속 영양 생물, 주로 곰팡이와 박테리아.

마지막 세 가지 구성 요소는 생태계의 바이오매스를 형성합니다.

생태계 기능의 관점에서 다음과 같은 기능적 유기체 블록이 구별됩니다 (독립 영양 생물 외에).

1. 바이오파지 - 다른 살아있는 유기체를 먹는 유기체,
2. 부생파지 - 죽은 유기물을 먹는 유기체.

이 구분은 유기물 형성과 생태계(바이오파지) 내에서의 재분배 및 부식파에 의한 처리 시간 구분에 초점을 맞춰 생태계의 시간적 기능적 관계를 보여줍니다. 유기물이 죽고 그 구성 요소가 생태계의 물질 순환에 다시 통합되기까지 상당한 시간이 걸릴 수 있습니다. 예를 들어 소나무 통나무의 경우 100년 이상이 소요될 수 있습니다.

이러한 모든 구성 요소는 공간과 시간에서 서로 연결되어 단일 구조 및 기능 시스템을 형성합니다.

에코탑

일반적으로 개념은 에코탑 토양, 토양, 미기후 등 특정 환경 조건의 조합을 특징으로 하는 유기체의 서식지로 정의되었습니다. 그러나 이 경우 이 개념은 실제로는 개념과 거의 동일합니다. 기후 정상.

현재 에코톱은 비오톱과 달리 유기체에 의해 수정되지 않은 형태의 토양, 토양, 미기후 및 기타 요소의 전체 세트와 특성을 갖춘 특정 영토 또는 수역으로 이해됩니다. 생태권의 예로는 충적토, 새로 형성된 화산섬이나 산호섬, 인간이 파낸 채석장, 기타 새로 형성된 영토가 있습니다. 이 경우 기후 정상에코톱의 일부입니다.

기후

처음에는 "기후" V.N. Sukachev (1964)는 가스 구성, 특히 표면 생물 수평의 이산화탄소 농도, 광합성 생물 수평, 공기 체제, 바이오린 포화도에서 주변 대기와 다른 생물 지구화의 공기 부분으로 정의했습니다. 태양 복사 및 조명 감소 및 수정, 식물 및 일부 동물의 발광 존재, 특수 열 체제 및 공기 습도 체제.

현재 이 개념은 좀 더 광범위하게 해석됩니다. 즉, 이 환경에 서식하는 유기체에 필수적인 공기 또는 물 환경의 물리적 및 화학적 특성의 조합인 생물 지구화의 특성으로 해석됩니다. 기후는 장기적으로 동물과 식물 존재의 기본적인 물리적 특성을 설정하여 주어진 생태계에 존재할 수 있는 유기체의 범위를 결정합니다.

에다포토페

아래에 에다포토프 토양은 일반적으로 생태권의 구성 요소로 이해됩니다. 그러나 더 정확하게는 이 개념은 유기체에 의해 변형되는 불활성 환경의 일부, 즉 토양 전체가 아니라 토양의 일부로만 정의되어야 합니다. 토양(edaphotope)은 생태계의 가장 중요한 구성 요소입니다. 토양은 물질과 에너지의 순환을 닫고 죽은 유기물에서 미네랄로 이동하며 살아있는 바이오매스에 관여합니다. edaphotope의 주요 에너지 운반체는 유기 탄소 화합물이며 불안정하고 안정적인 형태로 토양 비옥도를 결정합니다.

생물권(Biocenosis)은 먹이그물과 그 비오톱으로 개략적으로 제시됩니다.

비오톱

생물권

때로는 지속 가능성의 세 번째 측면, 즉 환경 특성의 변화 및 내부 특성의 변화와 관련된 생태계의 안정성이 구별됩니다. 생태계가 광범위한 환경 매개변수에 걸쳐 안정적으로 기능하거나 생태계에 상호 교환 가능한 종이 많이 포함되어 있는 경우(즉, 생태계에서 유사한 생태적 기능을 가진 서로 다른 종이 서로 대체될 수 있는 경우) 이러한 군집을 호출합니다. 동적으로 강함(지속 가능한). 반대의 경우, 생태계가 매우 제한된 환경 매개변수 세트로 존재할 수 있거나 대부분의 종이 그 기능에 없어서는 안 될 경우, 그러한 군집을 호출합니다. 동적으로 깨지기 쉬운(불안정한). 이 특성은 일반적으로 종의 수와 군집의 복잡성에 의존하지 않는다는 점에 유의해야 합니다. 전형적인 예는 호주 해안(북동부 해안)의 그레이트 배리어 리프(Great Barrier Reef)로, 이는 세계 생물 다양성의 "핫스팟" 중 하나입니다. 산호의 공생 조류인 와편모충류는 온도에 매우 민감합니다. 문자 그대로 최적 상태에서 2도 정도 벗어나면 조류가 죽고 폴립은 상호주의자의 광합성을 통해 최대 50-60%(일부 출처에 따르면 최대 90%)의 영양분을 받습니다.

생태계에는 역동적인 평형 상태에 있는 여러 상태가 있습니다. 외부 힘에 의해 생태계에서 제거되면 생태계는 반드시 원래 상태로 돌아가지는 않습니다. 원래 상태에 매우 가까울지라도 가장 가까운 평형 상태(끌개)에 끌리는 경우가 많습니다.

생태계의 생물다양성과 지속가능성

적도 열대 우림과 마찬가지로 아마존 열대 우림은 가장 큰 생물 다양성의 본거지입니다.

일반적으로 지속가능성은 생태계 내 종의 생물다양성(알파 다양성)과 연관되어 있으며, 이는 생물다양성이 높을수록 공동체 조직이 더 복잡해지고, 먹이그물이 복잡할수록 생태계의 안정성이 높아집니다. 그러나 이미 40년 이상 전에 이 문제에 대해 다른 관점이 있었고 현재 가장 일반적인 견해는 지역 및 전체 생태계 안정성이 단지 공동체와 생물 다양성의 복잡성보다 훨씬 더 큰 요인에 달려 있다는 것입니다. . 따라서 현재 생물 다양성의 증가는 일반적으로 복잡성의 증가, 생태계 구성 요소 간의 연결 강도, 구성 요소 간의 물질 및 에너지 흐름의 안정성과 관련이 있습니다.

적도 우림에는 5,000종 이상의 식물이 서식할 수 있습니다(비교를 위해 타이가 지역의 숲에는 200종이 넘는 식물이 거의 없습니다).

생물다양성의 중요성은 구조, 형태, 기능이 서로 다른 많은 공동체의 형성을 허용하고 공동체 형성을 위한 지속 가능한 기회를 제공한다는 것입니다. 생물 다양성이 높을수록 존재할 수 있는 공동체의 수가 많아지고 수행할 수 있는 다양한 반응(생지화학의 관점에서)이 많아져 생물권 전체의 존재를 보장합니다.

생태계 복잡성 및 탄력성

현재 특히 시스템과 생태계의 복잡성을 설명하는 만족스러운 정의와 모델이 없습니다. 복잡성에 대해 널리 받아들여지는 두 가지 정의가 있습니다. Kolmogorov 복잡성 - 생태계에 적용하기에는 너무 전문적입니다. 그리고 I. Prigogine이 자신의 작품 "시간, 혼돈, 양자"에서 제공한 복잡성에 대한 보다 추상적이지만 불만족스러운 정의는 다음과 같습니다. 복잡계 - 결정론적 인과관계 측면에서 조잡하거나 조작적인 설명이 불가능함. 그의 다른 작품에서 I. Prigogine은 복잡성에 대해 엄격한 정의를 내릴 준비가 되어 있지 않다고 썼습니다. 왜냐하면 복잡성은 현재 정확하게 정의할 수 없는 것이기 때문입니다.

난이도 매개변수와 안정성에 미치는 영향

생태계 복잡성의 차원에는 전통적으로 종의 총 수(알파 다양성), 종 간의 상호 작용의 수, 개체군 간의 상호 작용의 강도 및 이러한 특성의 다양한 조합이 포함되었습니다. 이러한 아이디어가 더욱 발전함에 따라 생태계에서 에너지를 전달하고 변환하는 방법이 많을수록 다양한 유형의 교란 하에서 생태계가 더욱 안정적이라는 진술이 나타났습니다.

그러나 나중에 이러한 아이디어가 생태계의 안정성을 특성화할 수 없다는 것이 밝혀졌습니다. 매우 안정적인 단일문화 공동체(고사리 식물증)와 생물다양성이 높은 회복력이 약한 공동체(산호초, 열대림)의 사례가 많이 있습니다. 20세기 70~80년대에는 생태계의 복잡성에 대한 지속 가능성의 의존성을 모델링하는 데 대한 관심이 높아졌습니다. 이 기간 동안 개발된 모델은 커뮤니티에서 무작위로 생성된 상호 작용 네트워크에서 의미 없는 사슬이 제거될 때(예: A가 B를 먹고, B가 C를 먹고, C가 A를 먹고 유사한 유형) 복잡성이 증가함에 따라 지역적 안정성이 감소한다는 것을 보여주었습니다. 모델을 계속 복잡하게 만들고 소비자가 식량 자원의 영향을 받지만 식량 자원은 소비자에 의존하지 않는다는 점을 고려하면 안정성은 복잡성에 의존하지 않거나 복잡성이 증가함에 따라 감소한다는 결론에 도달할 수 있습니다. 물론 이러한 결과는 소비자가 식량 자원의 흐름에 영향을 미치지 않지만 후자의 영양가를 변경할 수 있는 해로운 먹이 사슬에 주로 유효합니다.

6종 모델(2차 소비자 포식자 2종, 1차 소비자 2종, 먹이사슬 기반 2종)의 전반적인 지속성에 대한 연구에서 종 중 하나의 제거가 조사되었습니다. 연결성은 안정성 매개변수로 사용되었습니다. 나머지 종이 지역적으로 안정적으로 유지되면 공동체는 안정적인 것으로 간주됩니다. 얻은 결과는 최상위 포식자가 사라질 때 복잡성이 증가함에 따라 군집 안정성이 감소하지만, 복잡성이 증가함에 따라 먹이 사슬의 기반이 상실될 때 군집 안정성이 증가한다는 일반적으로 받아들여지는 견해와 일치했습니다.

복잡성이 연결성을 의미하는 탄성 안정성의 경우 복잡성이 증가할수록 탄성 안정성도 증가합니다. 즉, 종의 다양성이 커지고 종 간의 연결이 강해지면 공동체가 구조와 기능을 더 빨리 회복할 수 있습니다. 이 사실은 생태계의 전체 구조와 보다 고도로 조직화된 생물권 구조뿐만 아니라 생물권 자체 전체를 복원하기 위한 일종의 풀(기금)로서 생물 다양성의 역할에 대해 일반적으로 받아들여지는 견해를 확인시켜 줍니다. 현재 일반적으로 받아들여지고 사실상 논쟁의 여지가 없는 생각은 생물권이 생물 다양성(세 가지 구성 요소 모두)을 증가시키고, 생물권 구성 요소 사이의 물질 순환을 가속화하며, 종과 생물의 수명을 "가속화"하는 방향으로 진화했다는 것입니다. 생태계.

생태계의 물질과 에너지의 흐름

현재 생태계 내의 모든 과정에 대한 과학적 이해는 완벽하지 않으며, 대부분의 연구에서 전체 생태계 또는 그 일부가 "블랙박스" 역할을 합니다. 동시에 상대적으로 폐쇄적인 시스템과 마찬가지로 생태계는 들어오고 나가는 에너지 흐름과 이러한 흐름의 생태계 구성 요소 간의 분포를 특징으로 합니다.

생태계 생산성

생태계의 생산성과 물질 및 에너지 흐름을 분석할 때 다음 개념이 구별됩니다. 바이오매스 그리고 서있는 작물 . 정지 작물은 토지 또는 물의 단위 면적당 모든 유기체의 질량을 의미하며, 바이오매스는 에너지(예: 줄) 또는 건조 유기물 측면에서 동일한 유기체의 질량을 의미합니다. (예: 헥타르당 톤 단위) 바이오매스는 식물의 나무껍질, 물관부뿐만 아니라 동물의 손톱, 각질화된 부분뿐만 아니라 활성화된 죽은 부분을 포함한 유기체의 몸 전체를 포함합니다. 바이오매스는 유기체의 일부가 죽거나(분리된 경우) 전체 유기체가 괴사로 변합니다. 종종 바이오매스에 고정된 물질은 "죽은 자본"이며, 이는 식물에서 특히 두드러집니다. 목부 물질은 수백 년 동안 주기에 들어가지 않고 식물을 지지하는 역할만 할 수 있습니다.

아래에 공동체의 일차적 생산 (또는 일차 생물학적 생산)은 단위 면적당(예: 헥타르당 하루) 단위 시간당 호흡에 소비되는 에너지를 제외하지 않고 생산자에 의한 바이오매스의 형성(보다 정확하게는 플라스틱 물질의 합성)을 의미합니다.

공동체의 일차 생산은 다음과 같이 나뉩니다. 총 1차 생산량 즉, 호흡 비용 없이 모든 광합성 산물을 얻을 수 있으며, 순수 1차 생산 , 이는 총 1차 생산 비용과 호흡 비용의 차이입니다. 때로는라고도합니다. 순수한 동화또는 관찰된 광합성 ).

순 커뮤니티 생산성 - 종속 영양 생물(그리고 분해자)에 의해 소비되지 않는 유기물의 축적 속도. 일반적으로 성장기 또는 연도에 대해 계산됩니다. 따라서 이는 생태계 자체에서 처리할 수 없는 생산의 일부입니다. 보다 성숙한 생태계에서는 커뮤니티의 순 생산성이 0이 되는 경향이 있습니다(클라이막스 커뮤니티 개념 참조).

지역사회 2차 생산성 -소비자 수준의 에너지 축적률. 2차 생산은 총생산과 순생산으로 나누어지지 않습니다. 소비자는 생산자가 흡수한 에너지만 소비하고, 그 중 일부는 동화되지 않고, 일부는 호흡에 사용되고, 나머지는 바이오매스로 들어가기 때문에 2차 동화라고 부르는 것이 더 정확합니다. .

생태계 내 에너지와 물질의 분포는 방정식 시스템으로 표현될 수 있습니다. 생산자의 제품이 P1으로 표시되면 첫 번째 주문 소비자의 제품은 다음과 같습니다.

• 피 2 =피 1 -R 2,

여기서 R 2는 호흡, 열 전달 및 동화되지 않은 에너지 비용입니다. 다음 소비자(2차)는 다음에 따라 1차 소비자의 바이오매스를 처리합니다.

• 피 3 =피 2 -R 3

등등, 최고 수준의 소비자와 분해자까지. 따라서 생태계에 소비자(소비자)가 많을수록 생산자가 처음에 플라스틱 물질에 기록한 에너지가 더 완전하게 처리됩니다. 일반적으로 특정 지역에서 다양성이 가장 큰 클라이막스 커뮤니티에서는 이러한 에너지 처리 체계를 통해 커뮤니티가 장기간에 걸쳐 지속 가능하게 기능할 수 있습니다.

생태계의 에너지 관계(생태적 효율성)

생태계의 P/B 비율 변화 그래프(A.K. Brodsky, 2002에 따름)

생태계의 공간적 경계(연태학적 측면)

자연에서는 원칙적으로 서로 다른 생태계 사이에 명확한 경계가 없습니다. 항상 하나 또는 다른 생태계를 가리킬 수 있지만 다양한 경관 요소(절벽, 강, 다양한 언덕, 암석 노두 등)로 표현되지 않으면 개별 경계를 식별하는 것이 불가능합니다. 왜냐하면 대부분의 경우 원활한 전환이 있기 때문입니다. 한 생태계에서 다른 생태계로. 이는 환경 요인(습도, 온도, 습도 등)의 기울기 변화가 비교적 완만하기 때문입니다. 때로는 한 생태계에서 다른 생태계로의 전환이 실제로 그 자체로 생태계가 될 수도 있습니다. 일반적으로 서로 다른 생태계의 교차점에 형성된 공동체를 에코톤이라고 합니다. "에코톤"이라는 용어는 1905년 F. Clements에 의해 도입되었습니다.

에코톤

에코톤은 소위 엣지 효과(edge ​​effect)로 인해 생태계의 생물학적 다양성을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 이는 서로 다른 생태계의 일련의 환경 요인이 결합되어 환경 조건, 즉 라이센스와 생태적 틈새 시장이 더욱 다양해집니다. 따라서 하나의 생태계와 다른 생태계의 종뿐만 아니라 환경 특정 종(예: 해안 수생 서식지의 식생)의 존재가 가능합니다.

생태계 간 가능한 경계(에코톤)

러시아 문학에서는 가장자리 효과를 가장자리 효과라고도 합니다.

에코톤의 예로는 육지와 수역의 해안 지역(예: 해안 지역), 숲 가장자리, 숲 생태계에서 들판 생태계로의 전환, 하구 등이 있습니다. 그러나 에코톤이 항상 종의 생물 다양성이 증가하는 장소는 아닙니다. 예를 들어, 바다와 바다로 흐르는 강 하구는 반대로 종의 생물 다양성이 감소하는 특징이 있습니다. 왜냐하면 삼각주의 평균 염도는 많은 담수 및 바닷물 (해양) 종의 존재를 허용하지 않기 때문입니다.

생태계 간의 연속체 전환에 대한 대안적인 아이디어는 생태 계열(ecological series)의 아이디어입니다. 에코클린- 환경 요인(보통 기후)의 공간적 변화와 함께 특정 서식지에 유전적으로나 표현형적으로 적응된 비오톱의 점진적인 변화로, 점진적인 변화가 눈에 띄지 않고 연속적인 일련의 형태를 구성합니다. 생태사양은 생태형으로 나눌 수 없습니다. 예를 들어 여우 귀의 길이 등이 있습니다. 등, 그들의 특성은 북쪽에서 남쪽으로 너무 점진적으로 변하기 때문에 자연적으로 아종으로 결합될 명확한 형태학적 그룹을 식별하는 것이 매우 어렵습니다.

생태계의 시간적 경계(연대기적 측면)

지상화재 발생 후 소나무 숲의 공동체 변화(왼쪽)와 화재 발생 2년 후(오른쪽)

동일한 비오톱에서도 시간이 지나면서 서로 다른 생태계가 존재합니다. 한 생태계에서 다른 생태계로의 변화는 상당히 길거나 상대적으로 짧은(수년) 기간이 걸릴 수 있습니다. 이 경우 생태계의 존재 기간은 천이 단계에 따라 결정됩니다. 비오톱 내 생태계의 변화는 재앙적인 과정에 의해서도 발생할 수 있지만, 이 경우 비오톱 자체가 크게 변화하며 이러한 변화를 일반적으로 천이라고 부르지 않습니다. 순환천이의 자연스러운 단계이다.)

계승

계승 - 이는 생태계 개발의 내부 요인으로 인해 영토의 특정 지역에서 일부 커뮤니티를 다른 커뮤니티로 일관되고 자연스럽게 대체하는 것입니다. 각 이전 커뮤니티는 다음 커뮤니티의 존재 조건과 자체 멸종을 미리 결정합니다. 이는 연속 시리즈에서 과도기적인 생태계에 물질과 에너지가 축적되어 더 이상 주기, 비오톱의 변형, 미기후 변화 및 기타 요인에 포함할 수 없기 때문입니다. , 이를 통해 물질-에너지 기반이 생성되고 후속 커뮤니티 형성에 필요한 환경 조건이 생성됩니다. 그러나 천이 메커니즘을 다음과 같이 설명하는 또 다른 모델이 있습니다. 각 이전 군집의 종은 지속적인 경쟁에 의해서만 대체되며 후속 종의 도입을 억제하고 "저항"합니다. 그러나 이 이론은 생태계 전체의 모습을 설명하지 않고 종 간의 경쟁 관계만 고려합니다. 물론 그러한 과정이 일어나고 있지만 이전 종의 경쟁적 대체는 정확하게 비오톱을 변화시키기 때문에 가능합니다. 따라서 두 모델 모두 프로세스의 서로 다른 측면을 설명하며 동시에 유효합니다.

천이는 독립 영양(예: 산불 후 천이) 또는 종속 영양(예: 배수된 늪)일 수 있습니다. 독립영양천이 순서의 초기 단계에서는 P/R 비율이 1보다 훨씬 큽니다. 왜냐하면 일반적으로 1차 군집은 생산성이 높지만 생태계 구조가 아직 완전히 형성되지 않았으며 이를 활용할 수 있는 방법이 없기 때문입니다. 바이오매스. 일관되게 공동체가 복잡해지고 생태계 구조가 복잡해지면서 호흡 비용(R)이 증가합니다. 물질과 에너지 흐름의 재분배를 담당하는 종속 영양 생물이 점점 더 많이 나타나기 때문에 P/R 비율은 통일되는 경향이 있습니다. 이는 터미널 커뮤니티(생태계)에서도 실제로 동일합니다. 종속 영양 천이는 반대 특성을 가지고 있습니다. 초기 단계의 P/R 비율은 1보다 훨씬 작습니다(유기물이 많고 합성할 필요가 없기 때문에 즉시 군집을 구축하는 데 사용할 수 있음). ) 그리고 연속 단계를 거치면서 점차 증가합니다.

종속 영양 천이 단계의 예 - 습지 초원

천이의 초기 단계에서는 종 다양성이 낮으나 발달이 진행됨에 따라 다양성이 증가하고 군집의 종 구성이 변화하며 복잡하고 긴 생활주기를 갖는 종이 우세하기 시작하고 대개 점점 더 큰 유기체가 나타나며 상호 이익이 되는 협력과 공생이 발달하고 생태계의 영양 구조가 더욱 복잡해집니다. 일반적으로 천이의 최종 단계는 종의 생물 다양성이 가장 크다고 가정됩니다. 이것이 항상 사실은 아니지만 열대 우림의 극상 군집에서는 이 진술이 사실이며, 온대 위도 군집의 경우 다양성의 정점은 연속 계열의 중간 또는 최종 단계에 더 가깝습니다. 초기 단계에서 공동체는 번식과 성장 속도가 상대적으로 높지만 개체 생존 능력이 낮은 종(r-전략가)으로 구성됩니다. 말기 단계에서 자연 선택의 영향은 성장률은 낮지만 생존 능력이 더 높은 종을 선호합니다(k-전략가).

천이 시리즈를 따라 이동함에 따라 생태계 순환에 영양분의 참여가 증가하고 생태계 내에서 질소 및 칼슘(가장 이동성이 높은 영양분 중 하나)과 같은 영양분의 흐름이 상대적으로 폐쇄될 수 있습니다. 따라서 대부분의 영양소가 순환에 관여하는 말기 단계에서 생태계는 이러한 요소의 외부 공급에 더 독립적입니다.

계승 과정을 연구하기 위해 확률론적 성격의 모델을 포함하여 다양한 수학적 모델이 사용됩니다.

클라이맥스 커뮤니티

계승의 개념은 클라이막스 공동체의 개념과 밀접하게 관련되어 있다. 극상 공동체는 생태계의 연속적인 변화의 결과로 형성되며, 물질과 에너지 흐름을 최대한 효율적으로 사용하는, 즉 생태계에 들어가는 에너지 단위당 가능한 최대 바이오매스를 유지하는 가장 균형 잡힌 공동체를 나타냅니다.

이론적으로 각 연속 계열에는 개발의 마지막 단계(또는 소위 다중 클라이막스 개념이라고 하는 여러 단계)인 클라이막스 커뮤니티(생태계)가 있습니다. 그러나 실제로 연속 계열은 절정에 의해 항상 닫히는 것은 아니며 절정에 앞서 구조적으로나 기능적으로 충분히 발전하는 하위 절정 공동체가 실현 될 수 있습니다 (또는 F. Clements-plagyclimax라고 함). 이러한 상황은 자연적인 이유, 즉 환경 조건 또는 인간 활동의 결과로 인해 발생할 수 있습니다(이 경우 disclimax라고 함).

생태계 순위

생태계 순위 문제는 매우 복잡합니다. 최소 생태계(생물지구세증)와 가장 높은 순위의 생태계인 생물권 사이의 구별은 의심의 여지가 없습니다. 중간적인 구별은 매우 복잡합니다. 왜냐하면 연대학적 측면의 복잡성으로 인해 생태계의 경계를 항상 명확하게 결정할 수 있는 것은 아니기 때문입니다. 지구생태학(및 조경과학)에는 다음과 같은 순위가 있습니다: 군상 - 지역(생태계) - 경관 - 지리적 영역 - 지리적 영역 - 생물군계 - 생물권. 생태학에서도 비슷한 순위가 있지만 일반적으로 하나의 중간 생태계, 즉 생물 군계만을 구별하는 것이 옳다고 믿어집니다.

생물군계

생물 군계 - 자연 기후대(Reimers N.F.) 내의 대규모 시스템-지리적(생태계) 세분화. R.H. 휘태커(R.H. Whittaker)에 따르면 식물의 구조나 생리, 환경 조건의 일반적인 특성이 유사한 특정 대륙의 생태계 그룹입니다. 특정 대륙에 대한 연결이 있고 일부 생물군계(예: 툰드라 생물군계 또는 대초원)가 다른 대륙에 존재하기 때문에 이 정의는 다소 부정확합니다.

현재 가장 일반적으로 받아들여지는 정의는 다음과 같습니다: “생물군계는 동일한 자연 및 기후 구역에 위치한 유사한 유형의 식물을 가진 생태계의 집합입니다”(Akimova T. A., Haskin V. V.).

이러한 정의의 공통점은 어떤 경우에도 생물 군계는 하나의 자연 기후 구역의 생태계 집합이라는 것입니다.

8~30개의 생물 군계가 있습니다. 생물 군계의 지리적 분포는 다음에 의해 결정됩니다.

1. 지리적 구역법 (V.V. Dokuchaev가 공식화)

생물권

용어 생물권 19세기 초 장 바티스트 라마르크(Jean-Baptiste Lamarck)에 의해 소개되었고, 지질학에서는 1875년 오스트리아 지질학자 에두아르트 수스(Eduard Suess)에 의해 제안되었습니다. 그러나 생물권에 대한 전체적인 교리의 창설은 러시아 과학자 Vladimir Ivanovich Vernadsky의 것입니다.

생물권은 다른 모든 생태계를 통합하고 지구상의 생명체의 존재를 보장하는 최고 질서의 생태계입니다. 생물권에는 다음과 같은 "구체"가 포함됩니다.

생물권은 또한 폐쇄된 시스템이 아닙니다. 실제로 태양 에너지에 의해 완전히 공급되며, 작은 부분은 지구 자체의 열입니다. 매년 지구는 태양으로부터 약 1.3 * 10 24 칼로리를 받습니다. 이 에너지의 40%는 다시 우주로 방출되고, 약 15%는 대기, 토양, 물을 가열하는 데 사용되며, 나머지 에너지는 광합성의 원천인 가시광선입니다.

V.I. Vernadsky는 지구상의 모든 생명체가 생물권과 불가분의 관계가 있으며 생물권에 존재한다는 이해를 처음으로 명확하게 공식화했습니다.

사실, 지구상의 자유 상태에서는 단 하나의 살아있는 유기체도 발견되지 않습니다. 이 모든 유기체는 주로 영양과 호흡을 통해 주변의 물질 및 에너지 환경과 불가분의 연속적으로 연결되어 있습니다. 그 밖에는 자연 조건에서는 존재할 수 없습니다.

인공 생태계

인공 생태계 - 이는 농경지, 자연 경제 시스템 또는 생물권 2와 같이 인간이 만든 생태계입니다.

인공 생태계는 생산자, 소비자, 분해자 등 자연 생태계와 동일한 구성 요소 세트를 가지고 있지만 물질의 재분배와 에너지 흐름에는 상당한 차이가 있습니다. 특히 인간이 만든 생태계는 다음과 같은 점에서 자연 생태계와 다릅니다.

인공 시스템에서 인간의 에너지 흐름을 유지하지 않으면 자연 과정이 어떤 속도로 복원되고 생태계 구성 요소와 물질의 자연 구조와 그들 사이의 에너지 흐름이 형성됩니다.

관련과학의 생태계 개념과 유사한 개념

생태지질학, 조경과학, 지질생태학 분야

이러한 과학에는 생태계 개념과 유사한 개념이 있습니다. 차이점은 이러한 과학에서는 생태계의 구조와 기능을 고려하는 데 변화가 있다는 것입니다.

일반적으로 지리 과학에서는 자연 영토 단지를 생태계와 동일하게 간주하는 것이 일반적입니다.

또한보십시오

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강의 2번 생태 시스템.

강의 개요:

생태계의 개념.

생태계 구조.

생태계의 생물학적 구조.

자연에서의 생산과 분해.

생태계 항상성.

생태계의 에너지.

생태계의 생물학적 생산성.

생태 피라미드.

생태학적 계승.

1. 생태계의 개념.

생태계 (생태계) - 주어진 지역에서 공동으로 기능하는 모든 유기체(생물 공동체)를 포함하고 에너지의 흐름이 잘 정의된 생물 구조와 생물 간 물질 순환을 생성하는 방식으로 물리적 환경과 상호 작용하는 모든 단위(생물 시스템)입니다. 그리고 무생물 부분. (Yu. Odum에 따르면).

생태계의 개념은 생물권(biocenosis)과 비오톱(biotope)의 개념을 통해서도 정의될 수 있다.

생물권 다양한 종류의 미생물, 식물, 동물이 함께 사는 집단의 집합체입니다.

비오톱 – 이는 특정 지역(공기, 물, 토양 및 밑에 있는 암석)의 주변(무생물) 환경 조건입니다.

따라서 생태계는 생물권 + 비오톱입니다.

생태계를 연구할 때 연구의 주요 주제는 생물상과 물리적 환경 사이의 물질과 에너지의 변환 과정입니다. 생태계 전체에서 나타나는 물질의 생지화학적 순환.

생물상 – 이것은 특정 영토 전체의 동식물입니다.

생태계에는 연못에서 세계 해양, 나무 그루터기에서 광대한 숲에 이르기까지 서식지가 있는 모든 규모의 생물 공동체가 포함됩니다.

또한 구별:

미세 생태계(나무 줄기에 있는 이끼류 쿠션),

중생태계(연못, 호수, 대초원...),

거시생태계(대륙, 해양),

지구 생태계(지구의 생물권).

2. 생태계 구조.

생태계는 세 부분으로 구성됩니다.

커뮤니티,

에너지 흐름,

물질의 흐름(주기).

영양 구조에 따른 생태계는 두 가지 계층으로 나뉩니다.

상위 - 무기 단순 화합물로부터 복잡한 유기 분자를 생성하는 광합성 유기체를 포함한 독립 영양 계층 또는 "그린 벨트"

아래쪽은 종속영양층, 즉 토양과 퇴적물의 "갈색 벨트"로, 죽은 유기물이 분해되어 단순한 광물 형태로 되돌아가는 일이 우세합니다.

생물학적 관점에서 생태계는 다음으로 구성됩니다.

사이클에 참여하는 무기 물질 (C, N, CO 2, H 2 O, P, O 등).

유기 화합물(단백질, 탄수화물, 지방, 휴믹 물질 등).

비생물적 요인을 포함한 공기, 물, 기질 환경.

생산자,

소비자,

분해자.

생태계에서 발견되는 무기물질은 일정한 순환을 이루고 있습니다. 자연계에서 유기체가 소비하는 물질의 매장량은 무제한이 아닙니다. 이러한 물질을 재사용하지 않으면 지구상의 생명체는 불가능할 것입니다. 자연에서 이러한 물질의 끝없는 순환은 환경에서 추출한 물질의 흐름을 수행하고 유지할 수 있는 기능적으로 다른 유기체 그룹이 있는 경우에만 가능합니다.

생태계의 생물학적 구조는 시스템 내 다양한 ​​유기체 범주가 상호 작용하는 방식입니다.