Sestavni del zemeljskega ekosistema. Kdo je v znanost uvedel izraz ekološki sistem?

Doktor ekonomskih znanosti Y. SHISHKOV

Vidimo modro nebo brez dna, zelene gozdove in travnike, slišimo ptičje petje, dihamo zrak, ki je skoraj v celoti sestavljen iz dušika in kisika, plavamo ob rekah in morjih, pijemo vodo ali jo uporabljamo, se sončimo v nežnih sončnih žarkih - in zaznavamo vse to kot naravno in običajno. Zdi se, da drugače ne more biti: tako je bilo vedno, tako bo vedno! Toda to je globoko napačno prepričanje, ki se je rodilo iz vsakodnevnih navad in nevednosti o tem, kako in zakaj je planet Zemlja postal tak, kot ga poznamo. Planeti, strukturirani drugače od našega, ne samo da lahko obstajajo, ampak tudi dejansko obstajajo v vesolju. Toda ali nekje v globinah vesolja obstajajo planeti z okoljskimi pogoji, ki so bolj ali manj podobni tistim na Zemlji? Ta možnost je zelo hipotetična in minimalna. Zemlja je, če že ne enkratna, pa v vsakem primeru "po delih" produkt narave.

Glavni ekosistemi planeta. Gore, gozdovi, puščave, morja, oceani – še razmeroma čista narava – in velemesta so žarišča življenja in delovanja ljudi, ki Zemljo lahko spremenijo v popolno smetišče.

Zemlja je iz vesolja videti tako lepa - edinstven planet, ki je rodil življenje.

Znanost in življenje // Ilustracije

Slika prikazuje stopnje evolucije planeta Zemlje in razvoja življenja na njem.

To je le nekaj negativnih posledic človekovih dejavnosti na Zemlji. Vode morij in oceanov so onesnažene z nafto, čeprav obstaja več načinov za njeno zbiranje. Vode pa so zamašene tudi z običajnimi gospodinjskimi odpadki.

Ni naseljene celine, kjer se tovarne in tovarne ne bi kadile in spreminjale okoliško ozračje na slabše.

Znanost in življenje // Ilustracije

Slika je značilna za vsako večje mesto na Zemlji: neskončne kolone avtomobilov, zaradi katerih izpušni plini povzročajo slabost, drevesa umirajo ...

Znanost in življenje // Ilustracije

Znanost in življenje // Ilustracije

Znanost in življenje // Ilustracije

Znanost in življenje // Ilustracije

Okolju prijazna pridelava je edina, ki bo omogočila, če že ne, da bo planet čistejši, pa vsaj, da bo ostal tak, kot smo ga dobili.

Dolg razvoj zemeljskega ekosistema

Najprej se spomnimo, kako je potekal razvoj Osončja. Pred približno 4,6 milijarde let se je eden od mnogih vrtinčastih oblakov plina in prahu v naši galaksiji začel kondenzirati in spreminjati v Osončje. Znotraj oblaka je nastala glavna sferična, takrat še hladna, vrteča se kepa, sestavljena iz plina (vodika in helija) in kozmičnega prahu (delci atomov težjih kemičnih elementov iz prej eksplodiranih zvezd velikank) – bodoče Sonce. Pod vplivom naraščajoče gravitacije so okrog njega začele krožiti manjše kepe istega oblaka – bodoči planeti, asteroidi, kometi. Izkazalo se je, da so orbite nekaterih bližje Soncu, druge - dlje, nekatere so bile zgrajene iz velikih grudic medzvezdne snovi, druge - iz manjših.

Sprva ni bilo veliko pomembno. Toda sčasoma so gravitacijske sile vse bolj zgostile Sonce in planete. In stopnja zbijanja je odvisna od njihove začetne mase. In bolj ko so bili ti strdki snovi stisnjeni, bolj so se segrevali od znotraj. Pri tem so se težki kemični elementi (predvsem železo, silikati) stopili in potonili v središče, lahki (vodik, helij, ogljik, dušik, kisik) pa so ostali na površini. V kombinaciji z vodikom se je ogljik spremenil v metan, dušik v amoniak, kisik v vodo. Takrat je na površini planetov vladal vesoljski mraz, zato so bile vse spojine v obliki ledu. Nad trdnim delom je bila plinasta plast vodika in helija.

Vendar se je izkazalo, da je masa celo tako velikih planetov, kot sta Jupiter in Saturn, nezadostna, da bi tlak in temperatura v njihovih središčih dosegla točko, ko se začne termonuklearna reakcija, taka reakcija pa se je začela znotraj Sonca. Segrelo se je in pred približno štirimi milijardami let spremenilo v zvezdo, ki je v vesolje pošiljala ne le valovno sevanje – svetlobo, toploto, rentgenske žarke in žarke gama, ampak tudi tako imenovani sončni veter – tokove nabitih delcev snovi (protoni). in elektroni).

Začeli so se testi nastajajočih planetov. Zadeli so jih tokovi toplotne energije sonca in sončnega vetra. Hladna površina protoplanetov se je segrela, nad njimi so se dvignili oblaki vodika in helija, ledene gmote vode, metana in amoniaka pa so se stopile in začele izhlapevati. Zaradi sončnega vetra so ti plini odneseni v vesolje. Stopnja takšnega "slečenja" primarnih planetov je določila oddaljenost njihovih orbit od Sonca: tisti, ki so mu najbližji, so izhlapeli in jih je sončni veter najbolj intenzivno pihal. Ko so se planeti "zredčili", so njihova gravitacijska polja oslabela, izhlapevanje in deflacija pa se je povečalo, dokler se planeti, ki so najbližje Soncu, niso popolnoma razpršili v vesolje.

Merkur, Soncu najbližji preživeli planet, je razmeroma majhno, zelo gosto nebesno telo s kovinskim jedrom, a komaj opaznim magnetnim poljem. Praktično je brez atmosfere, njegova površina je prekrita s sintranimi kamninami, ki jih Sonce podnevi segreje na 420-430 o C, zato tu ne more biti vode v tekočem stanju. Venera, ki je bolj oddaljena od Sonca, je po velikosti in gostoti zelo podobna našemu planetu. Ima skoraj tako veliko železno jedro, a zaradi počasnega vrtenja okoli svoje osi (243-krat počasnejše od Zemlje) nima magnetnega polja, ki bi ga lahko zaščitilo pred sončnim vetrom, ki je uničujoč za vse živo. Venera pa je ohranila precej močno atmosfero, sestavljeno iz 97 % ogljikovega dioksida (CO 2 ) in manj kot 2 % dušika. Ta plinska sestava ustvarja močan učinek tople grede: CO 2 preprečuje, da bi sončno sevanje, ki ga odbija Venerino površje, ušlo v vesolje, zato se površina planeta in nižje plasti njegove atmosfere segrejejo na 470 °C. V takem peklu ne more biti govora o tekoči vodi in torej o živih organizmih.

Naš drugi sosed, Mars, je skoraj pol manjši od Zemlje. In čeprav ima kovinsko jedro in se vrti okoli svoje osi s skoraj enako hitrostjo kot Zemlja, nima magnetnega polja. Zakaj? Njegovo kovinsko jedro je zelo majhno, in kar je najpomembnejše, ni staljeno in zato ne povzroča takšnega polja. Zaradi tega je površina Marsa nenehno bombardirana z nabitimi delci vodikovih jeder in drugih elementov, ki jih Sonce nenehno izmetava. Atmosfera Marsa je po sestavi podobna Venerini: 95 % CO 2 in 3 % dušika. Toda zaradi šibke gravitacije tega planeta in sončnega vetra je njegova atmosfera izjemno redka: pritisk na površini Marsa je 167-krat nižji kot na Zemlji. Pri tem tlaku tam tudi ne more biti vode v tekočem stanju. Ni pa na Marsu zaradi nizke temperature (povprečje minus 33 o C čez dan). Poleti se na ekvatorju dvigne do največ plus 17 °C, pozimi na visokih zemljepisnih širinah pa pade na minus 125 °C, ko se tudi ogljikov dioksid v ozračju spremeni v led - to pojasnjuje sezonsko povečanje belih polarnih kap Mars.

Velika planeta, Jupiter in Saturn, sploh nimata trdne površine - njune zgornje plasti so sestavljene iz tekočega vodika in helija, spodnje plasti pa iz staljenih težkih elementov. Uran je tekoča krogla z jedrom iz staljenih silikatov, nad jedrom leži približno 8 tisoč kilometrov globok vroč vodni ocean, nad vsem tem pa je vodikovo-helijeva atmosfera debeline 11 tisoč kilometrov. Najbolj oddaljena planeta, Neptun in Pluton, sta enako neprimerna za nastanek biološkega življenja.

Le Zemlja je imela srečo. Naključna kombinacija okoliščin (glavne so začetna masa na stopnji protoplaneta, oddaljenost od Sonca, hitrost vrtenja okoli svoje osi in prisotnost poltekočega železovega jedra, ki mu daje močno magnetno polje, ki ščiti pred sončnim vetrom) omogočil planetu, da je sčasoma postal tak, kot smo ga vajeni videti. Dolga geološka evolucija Zemlje je povzročila nastanek življenja samo na njej.

Najprej se je spremenila plinska sestava zemeljskega ozračja. Sprva je bil očitno sestavljen iz vodika, amoniaka, metana in vodne pare. Nato se je metan v interakciji z vodikom spremenil v CO 2, amoniak pa v dušik. V primarni atmosferi Zemlje ni bilo kisika. Ko se je vodna para ohladila, se je kondenzirala v tekočo vodo in oblikovala oceane in morja, ki so prekrivala tri četrtine zemeljske površine. Količina ogljikovega dioksida v ozračju se je zmanjšala: raztopil se je v vodi. Med neprekinjenimi vulkanskimi izbruhi, značilnimi za zgodnja obdobja Zemljine zgodovine, je bil del CO 2 vezan v karbonatne spojine. Zmanjšanje ogljikovega dioksida v ozračju je oslabilo učinek tople grede, ki ga je ustvaril: temperatura na zemeljskem površju se je znižala in začela radikalno odstopati od tiste, ki je obstajala in obstaja na Merkurju in Veneri.

Morja in oceani so imeli odločilno vlogo v biološkem razvoju Zemlje. Atomi različnih kemičnih elementov, raztopljenih v vodi, medsebojno delujejo in tvorijo nove, bolj zapletene anorganske spojine. Iz njih so pod vplivom električnih izpustov strele, radioaktivnega sevanja kovin in podvodnih vulkanskih izbruhov v morski vodi nastale najpreprostejše organske spojine - aminokisline, tisti začetni "gradniki", iz katerih so sestavljene beljakovine - osnova življenja organizmi. Večina teh preprostih aminokislin je razpadla, nekatere pa so postale bolj zapletene in so postale primarni enocelični organizmi, kot so bakterije, ki so se sposobne prilagajati okolju in razmnoževati.

Torej, pred približno 3,5 milijarde let se je v geološki zgodovini Zemlje začela kvalitativno nova faza. Njeno kemijsko evolucijo je dopolnila (ali bolje rečeno, potisnila v ozadje) biološka evolucija. Noben drug planet v sončnem sistemu tega ni vedel.

Minilo je še približno poldrugo milijardo let, preden so se v celicah nekaterih bakterij pojavili klorofil in drugi pigmenti, ki so bili sposobni izvajati fotosintezo pod vplivom sončne svetlobe – pretvarjati molekule ogljikovega dioksida (CO 2 ) in vode (H 2 O) v organske spojine in prosti kisik (O 2). Zdaj je svetlobno sevanje Sonca začelo služiti neskončni rasti biomase, razvoj organskega življenja je šel veliko hitreje.

In še naprej. Pod vplivom fotosinteze, ki absorbira ogljikov dioksid in sprošča nevezan kisik, se je plinska sestava zemeljske atmosfere spremenila: delež CO 2 se je zmanjšal, delež O 2 pa povečal. Gozdovi, ki pokrivajo zemljo, so ta proces pospešili. In pred približno 500 milijoni let so se pojavili najpreprostejši vretenčarji vodnih ptic. Po približno nadaljnjih 100 milijonih let je količina kisika dosegla raven, ki je nekaterim vretenčarjem omogočila doseganje kopnega. Ne samo zato, ker vse kopenske živali dihajo kisik, ampak tudi zaradi dejstva, da se je v zgornjih plasteh ozračja na nadmorski višini 25-30 kilometrov pojavila zaščitna plast ozona (O 3), ki absorbira pomemben del ultravijoličnega sevanja. in rentgensko sevanje Sonca, ki je uničujoče za kopenske živali.

Sestava zemeljske atmosfere je v tem času pridobila izjemno ugodne lastnosti za nadaljnji razvoj življenja: 78% dušika, 21% kisika, 0,9% argona in zelo malo (0,03%) ogljikovega dioksida, vodika in drugih plinov. S takšno atmosfero Zemlja prejme precej toplotne energije od Sonca, približno 40% je, za razliko od Venere, odbije v vesolje, zemeljska površina pa se ne pregreva. A to še ni vse. Toplotna sončna energija, ki skoraj prosto doseže Zemljo v obliki kratkovalovnega sevanja, se odbija v vesolje kot dolgovalovno infrardeče sevanje. Delno ga zadržijo vodna para, ogljikov dioksid, metan, dušikov oksid in drugi plini v ozračju, kar ustvarja naravni učinek tople grede. Zahvaljujoč njej se v nižjih plasteh ozračja in na površju Zemlje vzdržuje bolj ali manj stabilna zmerna temperatura, ki je za približno 33 o C višja, kot bi bila, če naravnega učinka tople grede ne bi bilo.

Tako se je korak za korakom na Zemlji oblikoval edinstven ekološki sistem, primeren za življenje. Veliko, napol staljeno železovo jedro in hitro vrtenje Zemlje okoli svoje osi ustvarjata dovolj močno magnetno polje, ki prisili tokove sončnih protonov in elektronov, da tečejo okoli našega planeta, ne da bi mu pri tem povzročili večjo škodo tudi v obdobjih povečanega sončno sevanje (tudi če je jedro manjše in trše in Če bi se Zemlja vrtela počasneje, bi ostala brez obrambe pred sončnim vetrom). In zahvaljujoč svojemu magnetnemu polju in pomembni masi je Zemlja ohranila precej debelo plast atmosfere (debelo približno 1000 km), ki ustvarja udoben toplotni režim na površini planeta in obilico tekoče vode - nepogrešljiv pogoj za izvor in razvoj življenja.

V dveh milijardah let je število različnih vrst rastlin in živali na planetu doseglo približno 10 milijonov. Od tega je 21 % rastlin, skoraj 76 % nevretenčarjev in nekaj več kot 3 % vretenčarjev, od tega le desetina sesalcev. V vsakem naravnem in podnebnem pasu se dopolnjujejo kot členi v trofični, to je prehranski verigi, ki tvorijo relativno stabilno biocenozo.

Biosfera, ki se je pojavila na Zemlji, se je postopoma vključila v ekosistem in postala njegov sestavni del, ki sodeluje v geološkem ciklu energije in snovi.

Živi organizmi so aktivne sestavine številnih biogeokemičnih ciklov, ki vključujejo vodo, ogljik, kisik, dušik, vodik, žveplo, železo, kalij, kalcij in druge kemične elemente. Iz anorganske faze preidejo v organsko fazo, nato pa se v obliki odpadkov rastlin in živali ali njihovih ostankov vrnejo v anorgansko fazo. Ocenjuje se na primer, da gre skozi organsko fazo letno sedmina vsega ogljikovega dioksida in 1/4500 kisika. Če bi se fotosinteza na Zemlji iz nekega razloga ustavila, bi prosti kisik iz ozračja izginil v približno dva tisoč letih. In hkrati bi izginile vse zelene rastline in vse živali, z izjemo najpreprostejših anaerobnih organizmov (določene vrste bakterij, kvasovk in črvov).

Zemljin ekosistem se vzdržuje sam zaradi drugih ciklov snovi, ki niso povezani z delovanjem biosfere – spomnimo se na kroženje vode v naravi, poznano iz šole. Celoten niz tesno povezanih bioloških in nebioloških ciklov tvori kompleksen samoregulacijski ekološki sistem, ki je v relativnem ravnovesju. Vendar pa je njegova stabilnost zelo krhka in ranljiva. Dokaz za to so ponavljajoče se planetarne katastrofe, katerih vzrok je bil bodisi padec velikih kozmičnih teles na Zemljo bodisi močni vulkanski izbruhi, zaradi katerih se je oskrba s sončno svetlobo na zemeljskem površju dolgo časa zmanjšala. Vsakič so takšne nesreče odnesle od 50 do 96 % zemeljske biote. Toda življenje se je ponovno rodilo in se še naprej razvijalo.

Agresivni homo sapiens

Pojav fotosintetskih rastlin, kot je bilo že omenjeno, je zaznamoval novo stopnjo v razvoju Zemlje. Tako dramatičen geološki premik so povzročili relativno preprosti živi organizmi, ki nimajo inteligence. Od ljudi, visoko organiziranega organizma, obdarjenega z močno inteligenco, je naravno pričakovati veliko bolj otipljiv vpliv na zemeljski ekosistem. Daljni predniki takšnega bitja - hominidi - so se po različnih ocenah pojavili pred približno 3 do 1,8 milijona let, neandertalci - približno 200-100 tisoč, sodobni Homo sapiens sapiens pa šele pred 40 tisoč leti. V geologiji sodijo celo trije milijoni let v meje kronološke napake, 40 tisoč pa je le ena milijoninka starosti Zemlje. Toda tudi v tem geološkem trenutku je ljudem uspelo temeljito spodkopati ravnovesje njegovega ekosistema.

Prvič, prvič v zgodovini rast populacije Homo sapiensa ni bila uravnotežena z naravnimi omejitvami: niti pomanjkanjem hrane niti plenilci, ki se prehranjujejo z ljudmi. Z razvojem orodij (zlasti po industrijski revoluciji) so ljudje tako rekoč izpadli iz običajne trofične verige in dobili možnost skoraj neomejenega razmnoževanja. Še pred dva tisoč leti jih je bilo približno 300 milijonov, do leta 2003 pa se je zemeljsko prebivalstvo povečalo za 21-krat, na 6,3 milijarde.

drugič Za razliko od vseh drugih bioloških vrst, ki imajo bolj ali manj omejen življenjski prostor, smo se ljudje naselili po celotnem zemeljskem površju, ne glede na talno-podnebne, geološke, biološke in druge razmere. Že zaradi tega stopnja njihovega vpliva na naravo ni primerljiva z vplivom drugih bitij. In končno, zahvaljujoč svoji inteligenci se ljudje ne prilagajamo toliko naravnemu okolju, ampak to okolje prilagajamo svojim potrebam. In takšno prilagajanje (do nedavnega so ponosno rekli: »osvajanje narave«) dobiva vedno bolj žaljiv, celo agresiven značaj.

Dolga tisočletja ljudje skorajda niso čutili nobenih omejitev iz okolja. In če so videli, da se je v bližnji okolici zmanjšala količina divjadi, ki so jo iztrebljali, izčrpala so obdelovalna tla ali travniki za pašo, so se preselili na novo mesto. In vse se je ponovilo. Naravni viri so se zdeli neizčrpni. Le včasih se je tak čisto potrošniški odnos do okolja končal neuspešno. Pred več kot devet tisoč leti so Sumerci začeli razvijati namakano poljedelstvo, da bi prehranili naraščajoče prebivalstvo Mezopotamije. Vendar pa so namakalni sistemi, ki so jih sčasoma ustvarili, povzročili zalivanje in zasoljevanje tal, kar je bil glavni razlog za smrt sumerske civilizacije. Še en primer. Majevska civilizacija, ki je cvetela na območju današnje Gvatemale, Hondurasa in jugovzhodne Mehike, je propadla pred približno 900 leti, predvsem zaradi erozije tal in zamuljenja rek. Isti razlogi so povzročili propad starodavnih kmetijskih civilizacij Mezopotamije v Južni Ameriki. Ti primeri so le izjeme od pravila, ki pravi: črpaj čim več iz brezdna narave. In ljudje so črpali iz tega, ne da bi se ozirali na stanje ekosistema.

Do danes so ljudje približno polovico zemeljske zemlje prilagodili svojim potrebam: 26% za pašnike, po 11% za obdelovalne površine in gozdove, preostalih 2-3% za gradnjo stanovanj, industrijskih objektov, prometa in storitvenega sektorja. . Zaradi krčenja gozdov so se kmetijske površine od leta 1700 povečale za šestkrat. Od razpoložljivih virov sveže sladke vode človeštvo porabi več kot polovico. Hkrati se je skoraj polovica rek na planetu močno poplitvila ali onesnažila, približno 60 % od 277 največjih vodnih poti pa je blokiranih z jezovi in ​​drugimi inženirskimi objekti, kar je povzročilo nastanek umetnih jezer in spremembe v ekologiji. rezervoarjev in rečnih ustij.

Ljudje so degradirali ali uničili habitate številnih predstavnikov flore in favne. Samo od leta 1600 je na Zemlji izginilo 484 vrst živali in 654 vrst rastlin. Več kot osmini od 1183 vrst ptic in četrtini od 1130 vrst sesalcev zdaj grozi izumrtje z obličja Zemlje.

Svetovni oceani so manj trpeli zaradi ljudi. Ljudje porabijo le osem odstotkov njegove prvotne produktivnosti. A tudi tu je pustil svojo zlobno »sled«, saj je do skrajnosti ujel dve tretjini morskih živali in porušil ekologijo mnogih drugih morskih prebivalcev. Samo v 20. stoletju je bila uničena skoraj polovica vseh obalnih mangrovih gozdov in nepovratno uničena desetina koralnih grebenov.

In končno, še ena neprijetna posledica hitro rastočega človeštva so industrijski in gospodinjski odpadki. Od skupne mase pridobljenih naravnih surovin se največ desetina pretvori v končni potrošniški izdelek, ostalo gre na odlagališča. Človeštvo po nekaterih ocenah proizvede 2000-krat več organskih odpadkov kot preostala biosfera. Ekološki odtis Homo sapiensa danes odtehta negativne vplive na okolje vseh drugih živih bitij skupaj. Človeštvo se je približalo ekološki slepi ulici, bolje rečeno, robu pečine. Od druge polovice 20. stoletja narašča kriza celotnega ekološkega sistema planeta. Ustvarjajo ga številni razlogi. Razmislimo le o najpomembnejšem od njih - onesnaževanju zemeljskega ozračja.

Tehnološki napredek je ustvaril veliko načinov za onesnaženje. To so različne stacionarne naprave, ki pretvarjajo trdna in tekoča goriva v toplotno ali električno energijo. To so vozila (avtomobili in letala nedvomno prednjačijo) in kmetijstvo z gnijočimi odpadki poljedelstva in živinoreje. To so industrijski procesi v metalurgiji, kemični proizvodnji itd. To so komunalni odpadki in nenazadnje pridobivanje fosilnih goriv (spomnimo se npr. nenehno kadečih bakel na naftnih in plinskih poljih ali odpadkov v bližini premogovnikov).

Zraka ne zastrupljajo le primarni plini, ampak tudi sekundarni, ki nastajajo v ozračju pri reakciji prvih z ogljikovodiki pod vplivom sončne svetlobe. Žveplov dioksid in različne dušikove spojine oksidirajo vodne kapljice, ki se zbirajo v oblakih. Tako zakisana voda, ki pade v obliki dežja, megle ali snega, zastruplja tla, vodna telesa in uničuje gozdove. V zahodni Evropi okoli velikih industrijskih središč izumirajo jezerske ribe, gozdovi pa se spreminjajo v pokopališča mrtvih, golih dreves. Gozdne živali na takih mestih skoraj popolnoma umrejo.

Te katastrofe, ki jih povzroča antropogeno onesnaženje ozračja, so sicer vsesplošne, a vendarle bolj ali manj prostorsko lokalizirane: zajemajo le določena področja planeta. Vendar pa nekatere vrste onesnaženja pridobijo planetarni obseg. Govorimo o izpustih ogljikovega dioksida, metana in dušikovega oksida v ozračje, ki povečujejo naravni učinek tople grede. Emisije ogljikovega dioksida v ozračje ustvarijo približno 60% dodatnega učinka tople grede, metan - približno 20%, druge ogljikove spojine - še 14%, preostalih 6-7% pa prihaja iz dušikovega oksida.

V naravnih razmerah je vsebnost CO 2 v ozračju v zadnjih nekaj sto milijonih letih približno 750 milijard ton (približno 0,3 % celotne teže zraka v površinskih plasteh) in se na tej ravni ohranja zaradi dejstva, da njegova odvečna masa se med procesom fotosinteze raztopi v vodi in absorbira rastline. Že razmeroma majhna motnja tega ravnovesja ogroža pomembne spremembe v ekosistemu s težko predvidljivimi posledicami tako za podnebje kot za rastline in živali, ki so se nanj prilagodile.

V zadnjih dveh stoletjih je človeštvo pomembno »prispevalo« k rušenju tega ravnovesja. Še leta 1750 je v ozračje izpustil le 11 milijonov ton CO 2 . Stoletje pozneje so se izpusti povečali za 18-krat in dosegli 198 milijonov ton, sto let pozneje pa za 30-krat in dosegli 6 milijard ton. Do leta 1995 se je ta številka početverila na 24 milijard ton. Vsebnost metana v ozračju se je v zadnjih dveh stoletjih približno podvojila. In njegova sposobnost povečanja učinka tople grede je 20-krat večja od CO 2.

Posledice so bile takojšnje: v 20. stoletju se je povprečna svetovna temperatura površja povečala za 0,6 °C. Zdelo bi se kot malenkost. A že takšno povišanje temperature je dovolj, da je 20. stoletje najtoplejše v zadnjem tisočletju, 90. leta pa najtoplejše v zadnjem stoletju. Snežna odeja na zemeljski površini se je od poznih šestdesetih let prejšnjega stoletja zmanjšala za 10 %, debelina ledu v Arktičnem oceanu pa se je v zadnjih nekaj desetletjih zmanjšala za več kot meter. Zaradi tega se je gladina Svetovnega oceana v zadnjih sto letih dvignila za 7-10 centimetrov.

Nekateri skeptiki menijo, da je segrevanje podnebja, ki ga je povzročil človek, mit. Pravijo, da obstajajo naravni cikli temperaturnih nihanj, enega od njih opazujemo zdaj, antropogeni dejavnik pa je namišljen. Naravni cikli temperaturnih nihanj v atmosferi blizu Zemlje obstajajo. Vendar se merijo v mnogih desetletjih, nekateri v stoletjih. Ogrevanje podnebja, ki ga opažamo v zadnjih dveh in več stoletjih, ne samo, da se ne ujema z običajno naravno cikličnostjo, ampak se tudi zgodi nenaravno hitro. Medvladni odbor za podnebne spremembe, ki sodeluje z znanstveniki po vsem svetu, je v začetku leta 2001 poročal, da so spremembe, ki jih povzroča človek, vse bolj očitne, da se segrevanje pospešuje in da so njegovi učinki veliko hujši, kot se je domnevalo. Pričakuje se zlasti, da se lahko do leta 2100 povprečna temperatura zemeljske površine na različnih zemljepisnih širinah poveča za dodatnih 1,4-5,8 ° C z vsemi posledicami.

Ogrevanje podnebja je porazdeljeno neenakomerno: v severnih zemljepisnih širinah je izrazitejše kot v tropih. Zato se bodo v tekočem stoletju zimske temperature najbolj opazno zvišale na Aljaski, severni Kanadi, Grenlandiji, severni Aziji in v Tibetu, poletne pa v srednji Aziji. Ta porazdelitev segrevanja potegne za seboj spremembo dinamike zračnih tokov in s tem prerazporeditev padavin. In to posledično povzroča vse več naravnih nesreč - orkane, poplave, suše, gozdne požare. V 20. stoletju je v takšnih nesrečah umrlo približno 10 milijonov ljudi. Poleg tega narašča število velikih nesreč in njihovih uničujočih posledic. V 50. letih je bilo 20 velikih naravnih nesreč, v 70. letih 47, v 90. letih pa 86. Škoda, ki so jo povzročile naravne nesreče, je ogromna (glej graf).

Prva leta tega stoletja so zaznamovale poplave brez primere, orkani, suše in gozdni požari.

In to je šele začetek. Nadaljnje segrevanje podnebja v visokih zemljepisnih širinah ogroža taljenje permafrosta v severni Sibiriji, na polotoku Kola in v subpolarnih regijah Severne Amerike. To pomeni, da bodo plavali temelji pod zgradbami v Murmansku, Vorkuti, Norilsku, Magadanu in desetinah drugih mest in krajev, ki stojijo na zmrznjeni zemlji (znake bližajoče se katastrofe so že opazili v Norilsku). Vendar to še ni vse. Lupina permafrosta se odmrzne in odpre se izhod za ogromne akumulacije metana, shranjenega pod njim tisoče let, plina, ki povzroča povečan učinek tople grede. Zabeleženo je že, da metan marsikje v Sibiriji začne uhajati v ozračje. Če se bo podnebje pri nas še nekoliko segrelo, bodo izpusti metana postali ogromni. Posledica je povečanje učinka tople grede in še večje segrevanje podnebja po vsem planetu.

Po pesimističnem scenariju se bo zaradi segrevanja podnebja gladina Svetovnega oceana do leta 2100 dvignila za skoraj en meter. In potem bodo južna obala Sredozemskega morja, zahodna obala Afrike, Južna Azija (Indija, Šrilanka, Bangladeš in Maldivi), vse obalne države jugovzhodne Azije ter koralni atoli v Tihem in Indijskem oceanu postali prizorišče naravne katastrofe. Samo v Bangladešu morje grozi, da bo potopilo približno tri milijone hektarjev zemlje in prisililo k razselitvi 15-20 milijonov ljudi. V Indoneziji bi lahko bilo poplavljenih 3,4 milijona hektarjev in vsaj dva milijona ljudi razseljenih. Za Vietnam bi bile te številke dva milijona hektarjev in deset milijonov razseljenih ljudi. In skupno število takih žrtev po vsem svetu bi lahko doseglo približno milijardo.

Po mnenju strokovnjakov UNEP bodo stroški, ki jih povzroča segrevanje podnebja na Zemlji, še naraščali. Stroški obrambe pred dvigovanjem morske gladine in močnimi neurji bi lahko dosegli milijardo dolarjev na leto. Če se koncentracija CO 2 v ozračju podvoji v primerjavi s predindustrijsko ravnjo, bosta svetovno kmetijstvo in gozdarstvo zaradi suš, poplav in požarov izgubila do 42 milijard dolarjev letno, sistem oskrbe z vodo pa bo imel dodatne stroške (približno 47 milijard dolarjev). do leta 2050.

Človek vse bolj žene naravo in sebe v slepo ulico, iz katere je vse težje izstopiti. Izjemni ruski matematik in ekolog akademik N. N. Moiseev je opozoril, da lahko biosfera, kot vsak kompleksen nelinearni sistem, izgubi stabilnost, zaradi česar se bo začel njen nepovraten prehod v določeno kvazistabilno stanje. Več kot verjetno je, da bodo v tem novem stanju parametri biosfere neprimerni za življenje ljudi. Zato ne bi bilo narobe reči, da človeštvo balansira na robu britvice. Kako dolgo lahko tako balansira? Leta 1992 sta dve najbolj avtoritativni znanstveni organizaciji na svetu - Britanska kraljeva družba in Ameriška nacionalna akademija znanosti - skupaj izjavili: »Prihodnost našega planeta je na nitki. Trajnostni razvoj je mogoče doseči, vendar le, če odločilnih bo nepovratna degradacija planeta. V zameno je N. N. Moiseev zapisal, da se "takšna katastrofa morda ne bo zgodila v neki negotovi prihodnosti, ampak morda že sredi prihajajočega 21. stoletja."

Če so te napovedi pravilne, potem je po zgodovinskih standardih ostalo zelo malo časa za iskanje izhoda - od tri do pet desetletij.

Kako priti iz slepe ulice?

Več sto let so bili ljudje popolnoma prepričani: človeka je Stvarnik ustvaril kot krono narave, njenega vladarja in preoblikovalca. Takšen narcisizem še vedno podpirajo glavne svetovne religije. Poleg tega je takšno homocentrično ideologijo podpiral izjemen ruski geolog in geokemik V. I. Vernadski, ki je v 20. letih prejšnjega stoletja oblikoval idejo o prehodu biosfere v noosfero (iz grškega noos - um). v nekakšno intelektualno »plast« biosfere. "Človeštvo, vzeto kot celota, postane močna geološka sila in pred njim, pred njegovo mislijo in delom, se pojavi vprašanje prestrukturiranja biosfere v interesu svobodomiselnega človeštva kot enotne celote," je zapisal. Še več, "[človek] lahko in mora ponovno zgraditi področje svojega življenja z delom in razmišljanjem, radikalno obnoviti v primerjavi s tem, kar je bilo prej" (poudarek dodan. - Yu Sh.).

Pravzaprav, kot že omenjeno, nimamo prehoda biosfere v noosfero, temveč njen prehod iz naravne evolucije v nenaravno, ki ji jo vsiljuje agresiven poseg človeštva. Ta destruktivni poseg ne velja samo za biosfero, ampak tudi za atmosfero, hidrosfero in deloma za litosfero. Kakšno kraljestvo razuma je, če se človeštvo, tudi ko je spoznalo številne (čeprav ne vse) vidike degradacije naravnega okolja, ki ga je ustvarilo, ne more ustaviti in še naprej zaostruje okoljsko krizo. V svojem naravnem okolju se obnaša kot bik v trgovini s porcelanom.

Nastopil je grenak mačka - nujna potreba po iskanju izhoda. Njegovo iskanje je težko, saj je sodobno človeštvo zelo heterogeno - tako po stopnji tehničnega, gospodarskega in kulturnega razvoja kot po miselnosti. Nekaterim je nadaljnja usoda svetovne družbe preprosto brezbrižna, drugi pa se držijo staromodne logike: iz takšnih težav se nismo rešili, bomo pa tudi tokrat iz njih. Upanja na "morda" se lahko izkažejo za usodno napačno oceno.

Drugi del človeštva se zaveda resnosti preteče nevarnosti, a namesto da bi sodeloval v kolektivnem iskanju izhoda, vso svojo energijo usmerja v razkrivanje odgovornih za trenutno stanje. Ti ljudje menijo, da so za krizo odgovorni liberalna globalizacija, sebične industrializirane države ali preprosto »glavni sovražnik vsega človeštva« – ZDA. Lastno jezo stresajo na straneh časopisov in revij, organizirajo množične proteste, sodelujejo v uličnih nemirih in uživajo v razbijanju oken v mestih, kjer potekajo forumi mednarodnih organizacij. Ali moram reči, da takšna razkritja in demonstracije rešitve univerzalnega problema ne pripeljejo še korak dlje, temveč jo ovirajo?

Nazadnje, tretji, zelo majhen del svetovne skupnosti ne le razume stopnjo grožnje, ampak tudi osredotoča svoje intelektualne in materialne vire na iskanje poti iz trenutne situacije. Prizadeva si zaznati perspektivo v megli prihodnosti in najti optimalno pot, da se ne spotakne in pade v prepad.

Po tehtanju resničnih nevarnosti in virov, ki jih ima človeštvo na začetku 21. stoletja, lahko rečemo, da je še nekaj možnosti, da se rešimo iz trenutne slepe ulice. Toda za rešitev številnih problemov v treh strateških smereh je potrebna izjemna mobilizacija razuma in volje celotne svetovne skupnosti.

Prva od njih je psihološka preusmeritev svetovne družbe, radikalna sprememba stereotipov njenega vedenja. »Da bi se izvlekla iz krize, ki jo je povzročila tehnogena civilizacija, bo morala družba prestati težko stopnjo duhovne revolucije,« pravi akademik B. S. Stepin, »Morali bomo razviti nove vrednote ... Mi spremeniti moramo svoj odnos do narave: ne moremo je imeti za shrambo brez dna, kot njivo za predelavo in oranje." Takšna psihološka revolucija je nemogoča brez pomembnega zapleta logičnega razmišljanja vsakega posameznika in prehoda na nov model vedenja večine človeštva. A po drugi strani je nemogoče brez temeljitih sprememb odnosov v družbi – brez novih moralnih norm, brez nove organizacije mikro- in makrodružbe, brez novih odnosov med različnimi družbami.

Takšna psihološka preusmeritev človeštva je zelo težka. Razbiti bomo morali stereotipe mišljenja in vedenja, ki so se razvijali tisoče let. In najprej je potrebna korenita revizija samospoštovanja človeka kot krone narave, njenega preoblikovalca in vladarja. To homocentrično paradigmo, ki so jo tisočletja pridigale številne svetovne religije in v 20. stoletju podprla z doktrino noosfere, je treba poslati na ideološko smetišče zgodovine.

V našem času je potreben drugačen vrednostni sistem. Odnos ljudi do žive in nežive narave ne bi smel temeljiti na nasprotju "mi" in "vse ostalo", ampak na razumevanju, da smo tako "mi" kot "vse ostalo" enakovredni potniki vesoljske ladje z imenom "Zemlja". . Takšna psihološka revolucija se zdi malo verjetna. A spomnimo se, da se je v dobi prehoda iz fevdalizma v kapitalizem zgodila prav taka revolucija, čeprav v manjšem obsegu, v zavesti aristokracije, ki je družbo tradicionalno delila na »mi« (ljudje modre krvi). ) in »oni« (navadni ljudje in samo drla). V sodobnem demokratičnem svetu so takšne ideje postale nemoralne. V posameznikovi in ​​javni zavesti se lahko in bi morali pojaviti in uveljaviti številni »tabuji« glede narave - nekakšen ekološki imperativ, ki zahteva uravnovešanje potreb svetovne družbe in vsakega človeka z zmožnostmi ekosfere. Morala mora preseči medčloveške ali mednarodne odnose in vključevati norme obnašanja v odnosu do žive in nežive narave.

Druga strateška usmeritev je pospeševanje in globalizacija znanstvenega in tehnološkega napredka. "Ker je nastajajoča ekološka kriza, ki grozi, da se bo razvila v globalno katastrofo, posledica razvoja proizvodnih sil, dosežkov znanosti in tehnologije, je izhod iz nje nepredstavljiv brez nadaljnjega razvoja teh komponent civilizacijskega procesa," je zapisal N. N. Moiseev. »Da bi našli izhod«, bo potreben skrajni napor ustvarjalnega genija človeštva, nešteto izumov in odkritij, zato je treba posameznika čim prej osvoboditi, ustvariti priložnosti za vsaka sposobna oseba razkrije svoj ustvarjalni potencial.«

Človeštvo bo namreč moralo korenito spremeniti strukturo proizvodnje, ki se je razvijala skozi stoletja, izjemno zmanjšati delež ekstraktivne industrije v njej, onesnaževati zemljo in podtalnico kmetijstva; prehod z energije ogljikovodikov na jedrsko energijo; zamenjati avtomobilski in letalski promet na tekoča goriva z drugim, okolju prijaznim; bistveno prestrukturirati celotno kemično industrijo, da bi čim bolj zmanjšali onesnaževanje ozračja, vode in tal z njenimi proizvodi in odpadki...

Nekateri znanstveniki prihodnost človeštva vidijo v odmiku od tehnogene civilizacije 20. stoletja. Yu. V. Yakovets na primer verjame, da bo v postindustrijski dobi, ki jo vidi kot »humanistično družbo«, »tehnogena narava poznoindustrijske družbe presežena«. Pravzaprav je za preprečitev okoljske katastrofe potrebna maksimalna okrepitev znanstvenih in tehničnih prizadevanj za ustvarjanje in implementacijo okoljskih tehnologij na vseh področjih človekovega delovanja: kmetijstvo, energetika, metalurgija, kemična industrija, gradbeništvo, vsakdanje življenje itd. Zato , postindustrijska družba ne postaja posttehnogena, ampak, nasprotno, supertehnogena. Druga stvar je, da se vektor njene tehnogenosti spreminja od absorpcije virov k varčevanju z viri, od okoljsko umazanih tehnologij k okoljevarstvenim.

Zavedati se je treba, da postajajo takšne kakovostno nove tehnologije vse bolj nevarne, saj jih je mogoče uporabljati tako v dobro človeštva in narave kot tudi v škodo njiju. Zato je tukaj potrebna vztrajno večja previdnost in previdnost.

Tretja strateška usmeritev je preseči ali vsaj bistveno zmanjšati tehnični, ekonomski in sociokulturni razkorak med postindustrijskim središčem svetovne skupnosti ter njegovim obrobjem in polperiferijo. Navsezadnje se morajo temeljne tehnološke spremembe zgoditi ne le v visoko razvitih državah z velikimi finančnimi in človeškimi viri, ampak tudi v celotnem svetu v razvoju, ki se hitro industrializira predvsem na podlagi starih, okolju nevarnih tehnologij in nima ne finančnih ne človeških virov. izvajati tehnologije varstva okolja. Tehnološke inovacije, ki trenutno nastajajo le v postindustrijskem središču svetovne skupnosti, je treba uvajati tudi na njenem industrijskem oziroma industrializirajočem obrobju. V nasprotnem primeru se bodo zastarele, okolju nevarne tehnologije uporabljale v vse večjem obsegu in degradacija naravnega okolja planeta se bo še pospešila. Nemogoče je ustaviti proces industrializacije v regijah sveta v razvoju. To pomeni, da jim moramo pri tem pomagati na način, ki zmanjša škodo za okolje. Ta pristop je v interesu vsega človeštva, vključno s prebivalstvom visoko razvitih držav.

Vse tri strateške naloge, s katerimi se sooča svetovna skupnost, so brez primere tako po težavnosti kot po pomenu za prihodnjo usodo človeštva. Med seboj so tesno povezani in soodvisni. Če enega od njih ne rešite, ne boste mogli rešiti drugih. Na splošno je to preizkus zrelosti vrste Homo sapiens, ki je postala "najpametnejša" med živalmi. Prišel je čas, da dokaže, da je res pameten in sposoben rešiti zemeljsko ekosfero in sebe v njej pred degradacijo.

Ekosistem- to je funkcionalna enotnost živih organizmov in njihovega habitata. Glavni značilni lastnosti ekosistema sta njegova brezdimenzionalnost in pomanjkanje ranga. Zamenjava nekaterih biocenoz z drugimi v daljšem časovnem obdobju se imenuje sukcesija. Nasledstvo, ki se pojavi na novo oblikovanem substratu, se imenuje primarno. Sukcesijo na območju, ki je že zasedeno z vegetacijo, imenujemo sekundarna sukcesija.

Enota klasifikacije ekosistemov je biom - naravno območje ali območje z določenimi podnebnimi razmerami in ustreznim naborom prevladujočih rastlinskih in živalskih vrst.

Poseben ekosistem - biogeocenoza - je del zemeljske površine s homogenimi naravnimi pojavi. Sestavine biogeocenoze so klimatop, edafotop, hidrotop (biotop), pa tudi fitocenoza, zoocenoza in mikrobiocenoza (biocenoza).

Za pridobivanje hrane ljudje umetno ustvarjajo agroekosisteme. Od naravnih se razlikujejo po nizki odpornosti in stabilnosti, vendar po višji produktivnosti.

Ekosistemi so osnovne strukturne enote biosfere

Ekološki sistem ali ekosistem je osnovna funkcionalna enota v ekologiji, saj vključuje organizme in

neživo okolje - komponente, ki medsebojno vplivajo na lastnosti drug drugega in na potrebne pogoje za ohranitev življenja v obliki, ki obstaja na Zemlji. Izraz ekosistem je leta 1935 prvič predlagal angleški ekolog A. Tansley.

Tako ekosistem razumemo kot skupek živih organizmov (združb) in njihovih habitatov, ki zaradi kroženja snovi tvorijo stabilen sistem življenja.

Združbe organizmov so z anorganskim okoljem povezane z najtesnejšimi snovnimi in energetskimi povezavami. Rastline lahko obstajajo le zaradi stalne oskrbe z ogljikovim dioksidom, vodo, kisikom in mineralnimi solmi. Heterotrofi živijo od avtotrofov, vendar potrebujejo oskrbo z anorganskimi spojinami, kot sta kisik in voda.

V katerem koli habitatu zaloge anorganskih spojin, ki so potrebne za vzdrževanje življenja organizmov, ki ga naseljujejo, ne bi trajale dolgo, če se te zaloge ne bi obnavljale. Vračanje hranilnih snovi v okolje poteka tako med življenjem organizmov (kot posledica dihanja, izločanja, defekacije) kot po njihovi smrti, kot posledica razgradnje trupel in rastlinskih ostankov.

Posledično skupnost tvori določen sistem z anorganskim okoljem, v katerem se tok atomov, ki ga povzroča vitalna aktivnost organizmov, skuša zapreti v cikel.

riž. 8.1. Struktura biogeocenoze in shema interakcije med komponentami

Izraz "biogeocenoza", predlagan leta 1940, se pogosto uporablja v ruski literaturi. B. nSukačev. Po njegovi definiciji je biogeocenoza »niz homogenih naravnih pojavov (ozračje, kamnine, prst in hidrološke razmere) na določenem obsegu zemeljskega površja, ki ima posebno specifičnost medsebojnega delovanja teh komponent, ki jo sestavljajo, in določeno vrsto izmenjave snovi in ​​energije med seboj in drugimi naravnimi pojavi in ​​predstavljajo notranje protislovno dialektično enotnost, v nenehnem gibanju in razvoju.«

V biogeocenozi V.N. Sukačev je identificiral dva bloka: ekotop— sklop pogojev abiotskega okolja in biocenoza- celota vseh živih organizmov (slika 8.1). Ekotop se pogosto obravnava kot abiotsko okolje, ki ga rastline ne spremenijo (primarni kompleks dejavnikov fizično-geografskega okolja), biotop pa je niz elementov abiotskega okolja, spremenjenih z aktivnostmi živih organizmov, ki tvorijo okolje.

Obstaja mnenje, da izraz "biogeocenoza" v veliko večji meri odraža strukturne značilnosti proučevanega makrosistema, medtem ko koncept "ekosistema" vključuje predvsem njegovo funkcionalno bistvo. Pravzaprav med temi izrazi ni razlike.

Treba je opozoriti, da kombinacija določenega fizikalno-kemijskega okolja (biotopa) s skupnostjo živih organizmov (biocenoza) tvori ekosistem:

Ekosistem = Biotop + Biocenoza.

Ravnotežno (stabilno) stanje ekosistema je zagotovljeno na podlagi snovnih ciklov (glej odstavek 1.5). Vse komponente ekosistemov neposredno sodelujejo v teh ciklih.

Za vzdrževanje kroženja snovi v ekosistemu je potrebna zaloga anorganskih snovi v prebavljivi obliki in tri funkcionalno različne ekološke skupine organizmov: proizvajalci, potrošniki in razkrojevalci.

Proizvajalci avtotrofni organizmi so sposobni graditi svoja telesa z uporabo anorganskih spojin (slika 8.2).

riž. 8.2. Proizvajalci

Potrošniki - heterotrofni organizmi, ki porabljajo organsko snov proizvajalcev ali drugih potrošnikov in jo spreminjajo v nove oblike.

RazkrojevalciŽivijo od mrtve organske snovi in ​​jo pretvarjajo nazaj v anorganske spojine. Ta razvrstitev je relativna, saj tako potrošniki kot proizvajalci med življenjem delno delujejo kot razkrojevalci, ki sproščajo mineralne presnovne produkte v okolje.

Načeloma se kroženje atomov v sistemu lahko vzdržuje brez vmesnega člena – porabnikov, zaradi aktivnosti dveh drugih skupin. Vendar se takšni ekosistemi pojavljajo bolj kot izjeme, na primer na tistih območjih, kjer delujejo skupnosti, sestavljene samo iz mikroorganizmov. Vlogo potrošnikov v naravi imajo predvsem živali, njihove dejavnosti pri vzdrževanju in pospeševanju ciklične migracije atomov v ekosistemih so kompleksne in raznolike.

Obseg ekosistemov v naravi je zelo različen. Tudi stopnja zaprtosti ciklov snovi, ki se v njih vzdržujejo, je različna, tj. ponavljajoča se vpletenost istih elementov v cikle. Kot ločene ekosisteme lahko štejemo na primer blazino lišajev na drevesnem deblu, propadajoči štor s svojim prebivalstvom, majhno začasno vodno telo, travnik, gozd, stepo, puščavo, ves ocean, in končno celotno površino Zemlje, ki jo zaseda življenje.

V nekaterih vrstah ekosistemov je prenos snovi izven njihovih meja tako velik, da se njihova stabilnost ohranja predvsem z dotokom enake količine snovi od zunaj, notranji cikel pa je neučinkovit. Sem spadajo tekoči rezervoarji, reke, potoki in območja na strmih gorskih pobočjih. Drugi ekosistemi imajo veliko popolnejši krogotok snovi in ​​so relativno avtonomni (gozdovi, travniki, jezera itd.).

Ekosistem je praktično zaprt sistem. To je temeljna razlika med ekosistemi ter združbami in populacijami, ki so odprti sistemi, ki si s svojim okoljem izmenjujejo energijo, snov in informacije.

Vendar pa noben ekosistem na Zemlji nima popolnoma zaprtega kroženja, saj še vedno prihaja do minimalne izmenjave mase s habitatom.

Ekosistem je niz medsebojno povezanih porabnikov energije, ki opravljajo delo za vzdrževanje svojega neravnovesnega stanja glede na svoj habitat z uporabo pretoka sončne energije.

V skladu s hierarhijo skupnosti se življenje na Zemlji kaže tudi v hierarhiji pripadajočih ekosistemov. Ekosistemska organiziranost življenja je eden od nujnih pogojev za njegov obstoj. Kot smo že omenili, zaloge biogenih elementov, potrebnih za življenje organizmov na Zemlji na splošno in na vsakem posameznem območju na njeni površini, niso neomejene. Le krožni sistem bi lahko dal tem rezervam lastnost neskončnosti, potrebno za nadaljevanje življenja.

Samo funkcionalno različne skupine organizmov lahko vzdržujejo in izvajajo cikel. Funkcionalna in ekološka pestrost živih bitij ter organiziranost pretoka iz okolja odvzetih snovi v cikle je najstarejša lastnost življenja.

S tega vidika je trajnostni obstoj številnih vrst v ekosistemu dosežen zaradi motenj naravnega habitata, ki se v njem nenehno pojavljajo, kar omogoča novim generacijam, da zasedejo na novo izpraznjen prostor.

Koncept ekosistema

Glavni predmet proučevanja ekologije so ekološki sistemi ali ekosistemi. Ekosistem zavzema naslednje mesto za biocenozo v sistemu nivojev žive narave. Ko smo govorili o biocenozi, smo mislili samo na žive organizme. Če upoštevamo žive organizme (biocenozo) v povezavi z okoljskimi dejavniki, potem je to že ekosistem. Tako je ekosistem naravni kompleks (bioinerten sistem), ki ga tvorijo živi organizmi (biocenoza) in njihov habitat (na primer ozračje je inertno, tla, rezervoar je bioinertno itd.), med seboj povezani z izmenjavo snovi in ​​energije.

Izraz "ekosistem", ki je splošno sprejet v ekologiji, je leta 1935 uvedel angleški botanik A. Tansley. Menil je, da ekosistemi »z vidika ekologa predstavljajo osnovne naravne enote na površju zemlje«, ki vključujejo »ne samo kompleks organizmov, ampak tudi celoten kompleks fizičnih dejavnikov, ki tvorijo tisto, kar imenujemo biom okolje – habitatni dejavniki v najširšem pomenu." Tansley je poudaril, da so za ekosisteme značilne različne vrste metabolizma ne le med organizmi, ampak tudi med organsko in anorgansko snovjo. To ni le kompleks živih organizmov, ampak tudi kombinacija fizičnih dejavnikov.

Ekosistem (ekološki sistem)- osnovna funkcionalna enota ekologije, ki predstavlja enotnost živih organizmov in njihovega habitata, organiziranega z energijskimi tokovi in ​​biološkim ciklom snovi. To je temeljna skupnost živih bitij in njihov habitat, kakršna koli skupnost živih organizmov, ki živijo skupaj, in pogoji njihovega obstoja (slika 8).

riž. 8. Različni ekosistemi: a - ribnik v srednjem pasu (1 - fitoplankton; 2 - zooplankton; 3 - plavalni hrošči (ličinke in odrasli); 4 - mladi krapi; 5 - ščuka; 6 - ličinke horonomida (komarji kreteni); 7 - bakterije; b - travniki (I - glavne anorganske in organske komponente); III - makrokonzumenti (živali); itd.);

Koncept "ekosistema" se lahko uporablja za objekte različnih stopenj kompleksnosti in velikosti. Primer ekosistema je tropski gozd na določenem mestu in v določenem času, v katerem živi na tisoče vrst rastlin, živali in mikrobov, ki živijo skupaj in so povezani z interakcijami, ki se pojavljajo med njimi. Ekosistemi so naravne tvorbe, kot so ocean, morje, jezero, travnik, močvirje. Ekosistem je lahko grbina v močvirju, gnijoče drevo v gozdu z organizmi, ki živijo na njih in v njih, ali mravljišče z mravljami. Največji ekosistem je planet Zemlja.

Vsak ekosistem lahko označimo z določenimi mejami (ekosistem smrekovih gozdov, ekosistem nižinskih močvirij). Vendar pa je sam koncept "ekosistema" brez ranga. Ima atribut brezdimenzionalnosti, zanj niso značilne teritorialne omejitve. Običajno so ekosistemi razmejeni z elementi abiotskega okolja, na primer reliefom, vrstno raznolikostjo, fizikalno-kemijskimi in trofičnimi razmerami itd. Velikosti ekosistemov ni mogoče izraziti v fizičnih merskih enotah (površina, dolžina, prostornina itd.). Izraža se kot sistemski ukrep, ki upošteva presnovne in energetske procese. Zato ekosistem običajno razumemo kot skupek sestavin biotskega (živi organizmi) in abiotskega okolja, med medsebojnim delovanjem katerih nastane bolj ali manj popoln biotski cikel, v katerem sodelujejo proizvajalci, potrošniki in razkrojevalci. Izraz "ekosistem" se uporablja tudi v zvezi z umetnimi tvorbami, na primer parkovnim ekosistemom, kmetijskim ekosistemom (agroekosistem).

Ekosisteme lahko razdelimo na mikroekosistemi(drevo v gozdu, obalne goščave vodnih rastlin), mezoekosistemi(močvirje, borov gozd, rženo polje) in makroekosistemi(ocean, morje, puščava).

O ravnovesju v ekosistemih

Ravnotežni ekosistemi so tisti, ki »nadzirajo« koncentracije hranil in ohranjajo njihovo ravnovesje s trdnimi fazami. Trdne faze (ostanki živih organizmov) so produkti vitalne aktivnosti biote. V ravnovesju bodo tudi tiste skupnosti in populacije, ki so del ravnovesnega ekosistema. Ta vrsta biološkega ravnovesja se imenuje mobilni, saj se procesi smrti nenehno kompenzirajo z nastankom novih organizmov.

Ravnotežni ekosistemi upoštevajo Le Chatelierjevo načelo trajnosti. Posledično imajo ti ekosistemi homeostazo – z drugimi besedami, sposobni so zmanjšati zunanje vplive, medtem ko ohranjajo notranje ravnovesje. Stabilnost ekosistemov se ne doseže s premikanjem kemičnih ravnovesij, temveč s spreminjanjem hitrosti sinteze in razgradnje hranil.

Posebej zanimiva je metoda ohranjanja stabilnosti ekosistemov, ki temelji na vključitvi v biološki cikel organskih snovi, ki jih je ekosistem predhodno proizvedel in jih dal v rezervo - les in mortmasa (šota, humus, stelja). V tem primeru les služi kot individualno materialno bogastvo, mrliška masa pa kot kolektivno bogastvo, ki pripada ekosistemu kot celoti. To "materialno bogastvo" povečuje odpornost ekosistemov in jim zagotavlja preživetje v neugodnih podnebnih spremembah, naravnih nesrečah itd.

Stabilnost ekosistema je tem večja, čim večji je po velikosti ter bogatejša in bolj raznolika je njegova vrstna in populacijska sestava.

Ekosistemi različnih tipov uporabljajo različne možnosti za individualne in kolektivne metode shranjevanja trajnosti z različnimi razmerji med individualnim in kolektivnim materialnim bogastvom.

Tako je glavna funkcija celote živih bitij (združb), vključenih v ekosistem, zagotavljanje ravnotežnega (stabilnega) stanja ekosistema, ki temelji na zaprtem krogu snovi.

Ekosistemi so eden ključnih pojmov ekologije, ki je sistem, ki vključuje več komponent: združbo živali, rastlin in mikroorganizmov, značilen življenjski prostor, celoten sistem odnosov, skozi katere poteka izmenjava snovi in ​​energij.

V znanosti obstaja več klasifikacij ekosistemov. Ena od njih deli vse znane ekosisteme v dva velika razreda: naravne, ki jih je ustvarila narava, in umetne, tiste, ki jih je ustvaril človek. Oglejmo si vsakega od teh razredov podrobneje.

Naravni ekosistemi

Kot je navedeno zgoraj, so naravni ekosistemi nastali kot posledica delovanja naravnih sil. Zanje je značilno:

• Tesna povezava med organskimi in anorganskimi snovmi
• Popoln, sklenjen krog cikla snovi: od nastanka organske snovi do njenega razpada in razgradnje na anorganske sestavine.
• Odpornost in sposobnost samozdravljenja.

Vse naravne ekosisteme opredeljujejo naslednje značilnosti:

• 1. Struktura vrste: število posamezne živalske ali rastlinske vrste uravnavajo naravne danosti.
  2. Prostorska struktura: vsi organizmi so urejeni v strogi vodoravni ali navpični hierarhiji. Na primer, v gozdnem ekosistemu so stopnje jasno razločene; v vodnem ekosistemu je porazdelitev organizmov odvisna od globine vode.
  3. Biotske in abiotske snovi. Organizmi, ki sestavljajo ekosistem, se delijo na anorganske (abiotske: svetloba, zrak, prst, veter, vlaga, pritisk) in organske (biotske – živali, rastline).
  4. Po drugi strani pa je biotska komponenta razdeljena na proizvajalce, potrošnike in uničevalce. Proizvajalci so rastline in bakterije, ki uporabljajo sončno svetlobo in energijo za ustvarjanje organske snovi iz anorganskih snovi. Porabniki so živali in mesojede rastline, ki se hranijo s to organsko snovjo. Uničevalci (glive, bakterije, nekateri mikroorganizmi) so krona prehranjevalne verige, saj izvajajo obraten proces: organske snovi se spreminjajo v anorganske.

Prostorske meje vsakega naravnega ekosistema so zelo poljubne. V znanosti je običajno, da se te meje določijo z naravnimi obrisi reliefa: na primer močvirje, jezero, gore, reke. Toda v celoti se vsi ekosistemi, ki sestavljajo biolupino našega planeta, štejejo za odprte, saj so v interakciji z okoljem in vesoljem. V najbolj splošni zamisli je slika videti takole: živi organizmi prejemajo energijo, kozmične in zemeljske snovi iz okolja, rezultat pa so sedimentne kamnine in plini, ki na koncu uhajajo v vesolje.

Vse sestavine naravnega ekosistema so med seboj tesno povezane. Načela te povezave se razvijajo leta, včasih stoletja. A ravno zato postanejo tako stabilni, saj te povezave in podnebne razmere določajo vrste živali in rastlin, ki živijo na določenem območju. Vsako neravnovesje v naravnem ekosistemu lahko vodi v njegovo izginotje ali izumrtje. Takšna kršitev je lahko na primer krčenje gozdov ali iztrebljanje populacije določene živalske vrste. V tem primeru se prehranjevalna veriga takoj prekine in ekosistem začne »odpovedovati«.

Mimogrede, vnašanje dodatnih elementov v ekosisteme ga lahko tudi poruši. Na primer, če oseba v izbranem ekosistemu začne gojiti živali, ki jih na začetku ni bilo. Jasna potrditev tega je vzreja kuncev v Avstraliji. Sprva je bilo to koristno, saj so se kunci v tako rodovitnem okolju in odličnih podnebnih razmerah za vzrejo začeli razmnoževati z neverjetno hitrostjo. A na koncu se je vse skupaj podrlo. Neštete horde zajcev so opustošile pašnike, kjer so se prej pasle ovce. Število ovc je začelo upadati. In človek dobi veliko več hrane od ene ovce kot od 10 zajcev. Ta dogodek je postal celo rek: "Zajci so pojedli Avstralijo." Znanstveniki so zahtevali neverjeten trud in veliko stroškov, preden so se uspeli znebiti populacije zajcev. Njihove populacije v Avstraliji ni bilo mogoče popolnoma iztrebiti, vendar se je njihovo število zmanjšalo in niso več ogrožale ekosistema.

Umetni ekosistemi

Umetni ekosistemi so združbe živali in rastlin, ki živijo v pogojih, ki jih je zanje ustvaril človek. Imenujejo se tudi noobiogeocenoze ali socioekosistemi. Primeri: polje, pašnik, mesto, družba, vesoljska ladja, živalski vrt, vrt, umetni ribnik, rezervoar.

Najenostavnejši primer umetnega ekosistema je akvarij. Tukaj je življenjski prostor omejen s stenami akvarija, pretok energije, svetlobe in hranilnih snovi izvaja človek, ki tudi uravnava temperaturo in sestavo vode. Na začetku je določeno tudi število prebivalcev.

Prva značilnost: vsi umetni ekosistemi so heterotrofni, torej uživanje že pripravljene hrane. Vzemimo za primer mesto, enega največjih umetnih ekosistemov. Tu igra ogromno vlogo dotok umetno ustvarjene energije (plinovod, elektrika, hrana). Hkrati je za takšne ekosisteme značilno veliko sproščanje strupenih snovi. To pomeni, da tiste snovi, ki kasneje služijo za proizvodnjo organske snovi v naravnem ekosistemu, pogosto postanejo neustrezne v umetnem.

Druga značilnost umetnih ekosistemov je odprt presnovni cikel. Vzemimo za primer agroekosisteme – najpomembnejše za človeka. Sem sodijo polja, vrtovi, zelenjavni vrtovi, pašniki, kmetije in druga kmetijska zemljišča, na katerih ljudje ustvarjajo pogoje za proizvodnjo potrošniških proizvodov. Ljudje v takšnih ekosistemih izvzamemo del prehranjevalne verige (v obliki pridelkov), zato se prehranjevalna veriga uniči.

Tretja razlika med umetnimi ekosistemi in naravnimi je majhno število vrst. Dejansko človek ustvari ekosistem zaradi vzreje ene (redkeje več) vrst rastlin ali živali. Na pšeničnem polju so na primer uničeni vsi škodljivci in plevel, gojijo pa samo pšenico. To omogoča boljši pridelek. Toda hkrati uničevanje organizmov, ki so za človeka »nedonosni«, naredi ekosistem nestabilen.

Primerjalne značilnosti naravnih in umetnih ekosistemov

Bolj priročno je predstaviti primerjavo naravnih ekosistemov in socioekosistemov v obliki tabele:

). Sodobni izraz je prvi predlagal angleški ekolog A. Tansley (Angleščina) ruski leta 1935. V. V. Dokuchaev je razvil tudi idejo o biocenozi kot celovitem sistemu. Vendar pa je v ruski znanosti koncept biogeocenoze, ki ga je uvedel V. N. Sukačev (1944), postal splošno sprejet. V sorodnih vedah obstajajo tudi različne definicije, ki v eni ali drugi meri sovpadajo s pojmom "ekosistem", na primer "geosistem" v geoekologiji ali pa so ga približno v istem obdobju uvedli drugi znanstveniki "holocen" (F. Clements, 1930). ) in "bio-inertno telo "(V.I. Vernadsky, 1944).

Koncept ekosistema

Definicije

Včasih je posebej poudarjeno, da je ekosistem zgodovinsko razvit sistem (glej Biocenoza).

Koncept ekosistema

Eugene Odum (1913-2000). Oče ekologije ekosistemov

Ekosistem je kompleksen (po definiciji kompleksnih sistemov L. Bertalanffyja), samoorganizirajoč se, samoregulirajoč in samorazvijajoč se sistem. Glavna značilnost ekosistema je prisotnost razmeroma zaprtih, prostorsko in časovno stabilnih tokov snovi in ​​energije med biotskimi in abiotskimi deli ekosistema. Iz tega sledi, da vsakega biološkega sistema ni mogoče imenovati ekosistem, na primer akvarij ali gnili štor nista taka. Ti biološki sistemi (naravni ali umetni) niso dovolj samozadostni in samoregulativni (akvarij, če prenehate z uravnavanjem pogojev in vzdrževanjem lastnosti na enakem nivoju, se bo dovolj hitro sesul). Takšne združbe ne tvorijo neodvisnih zaprtih krogov snovi in ​​energije (štor), ampak so le del večjega sistema. Takšne sisteme bi morali imenovati skupnosti nižjega ranga ali mikrokozmosi. Včasih se zanje uporablja koncept facies (na primer v geoekologiji), vendar ne more v celoti opisati takšnih sistemov, zlasti umetnega izvora. Na splošno v različnih znanostih pojem "facies" ustreza različnim definicijam: od sistemov na ravni podekosistema (v botaniki, krajinski znanosti) do konceptov, ki niso povezani z ekosistemom (v geologiji), ali koncepta, ki združuje homogene ekosisteme. (Sochava V. B.) ali skoraj enaka (L. S. Berg, L. G. Ramensky) definiciji ekosistema.

Biogeocenoza in ekosistem

V skladu z definicijami ni razlike med pojmoma "ekosistem" in "biogeocenoza"; biogeocenoza se lahko šteje za popoln sinonim za izraz ekosistem. Vendar pa obstaja splošno razširjeno mnenje, da lahko biogeocenoza služi kot analog ekosistema na najosnovnejši ravni, saj izraz "biogeocenoza" daje večji poudarek povezavi biocenoze z določenim območjem kopnega ali vodnega okolja, medtem ko ekosistem pomeni vsako abstraktno območje. Zato se biogeocenoze običajno obravnavajo kot poseben primer ekosistema. Različni avtorji pri definiciji pojma biogeocenoza navajajo specifične biotske in abiotske sestavine biogeocenoze, definicija ekosistema pa je splošnejša.

Struktura ekosistema

V ekosistemu lahko ločimo dve komponenti - biotsko in abiotsko. Biotsko delimo na avtotrofno (organizmi, ki dobivajo primarno energijo za obstoj iz foto- in kemosinteze ali producentov) in heterotrofno (organizmi, ki dobivajo energijo z oksidacijo organske snovi – konzumenti in razkrojevalci) komponente, ki tvorijo trofično strukturo ekosistema.

Edini vir energije za obstoj ekosistema in vzdrževanje različnih procesov v njem so proizvajalci, ki absorbirajo sončno energijo (toplota, kemične vezi) z izkoristkom 0,1 – 1 %, redkeje 3 – 4,5 % prvotne količine. Avtotrofi predstavljajo prvo trofično raven ekosistema. Naslednje trofične ravni ekosistema nastajajo na račun konzumentov (2., 3., 4. in naslednje ravni) in jih zapirajo razkrojevalci, ki neživo organsko snov pretvorijo v mineralno obliko (abiotska komponenta), ki jo lahko asimilira avtotrofni element.

Glavne sestavine ekosistema

Z vidika strukture v ekosistemu obstajajo:

1. podnebni režim, ki določa temperaturo, vlažnost, svetlobne pogoje in druge fizikalne lastnosti okolja;
2. anorganske snovi, vključene v cikel;
3. organske spojine, ki povezujejo biotski in abiotski del v kroženju snovi in ​​energije;
4. proizvajalci - organizmi, ki ustvarjajo primarne produkte;
5. makrokonzumenti ali fagotrofi so heterotrofi, ki jedo druge organizme ali velike delce organske snovi;
6. mikrokonzumenti (saprotrofi) - heterotrofi, predvsem glive in bakterije, ki uničijo odmrlo organsko snov, jo mineralizirajo in jo s tem vrnejo v cikel.

Zadnje tri komponente tvorijo biomaso ekosistema.

Z vidika delovanja ekosistema ločimo (poleg avtotrofov) naslednje funkcionalne bloke organizmov:

1. biofagi - organizmi, ki jedo druge žive organizme,
2. saprofagi – organizmi, ki jedo odmrlo organsko snov.

Ta delitev prikazuje časovno-funkcionalno razmerje v ekosistemu, pri čemer se osredotoča na časovno delitev nastajanja organske snovi in ​​njene prerazporeditve znotraj ekosistema (biofagi) ter predelave s strani saprofagov. Med odmrtjem organske snovi in ​​ponovno vključitvijo njenih sestavin v krogotok snovi v ekosistemu lahko preteče precejšnje časovno obdobje, na primer pri borovem polenu 100 let ali več.

Vse te komponente so med seboj povezane v prostoru in času ter tvorijo enoten strukturni in funkcionalni sistem.

Ecotop

Običajno koncept ekotop je bil opredeljen kot življenjski prostor organizmov, za katerega je značilna določena kombinacija okoljskih pogojev: tal, tal, mikroklime itd. Vendar je v tem primeru ta koncept dejansko skoraj enak konceptu Climatop.

Trenutno se ekotop, za razliko od biotopa, razume kot določeno ozemlje ali vodno območje s celotnim sklopom in značilnostmi tal, tal, mikroklime in drugih dejavnikov v obliki, ki je nespremenjena z organizmi. Primeri ekotopov vključujejo aluvialna tla, novonastale vulkanske ali koralne otoke, kamnolome, ki so jih izkopali ljudje, in druga na novo oblikovana ozemlja. V tem primeru Climatop je del ekotopa.

Klimatop

Sprva "klimatop" je V.N. Sukachev (1964) opredelil kot zračni del biogeocenoze, ki se od okoliške atmosfere razlikuje po svoji plinski sestavi, zlasti po koncentraciji ogljikovega dioksida v površinskem biohorizontu, kisika tam in v fotosintetskih biohorizontih, zračnem režimu, nasičenosti z biolinom, zmanjšano in spremenjeno sončno sevanje in osvetljenost, prisotnost luminescence rastlin in nekaterih živali, poseben toplotni režim in režim zračne vlage.

Trenutno se ta koncept razlaga nekoliko širše: kot značilnost biogeocenoze, kombinacija fizikalnih in kemičnih značilnosti zračnega ali vodnega okolja, bistvenega pomena za organizme, ki naseljujejo to okolje. Klimatop na dolgi rok določa osnovne fizikalne značilnosti obstoja živali in rastlin ter določa obseg organizmov, ki lahko obstajajo v danem ekosistemu.

Edafotop

Spodaj edafotop Tla običajno razumemo kot sestavni element ekotopa. Vendar bi bilo treba ta pojem natančneje opredeliti kot del inertnega okolja, ki ga preoblikujejo organizmi, to je ne vsa tla, ampak le njen del. Tla (edafotop) so najpomembnejši sestavni del ekosistema: zapirajo krogotoke snovi in ​​energije, prehajajo iz odmrlih organskih snovi v minerale in njihovo vključevanje v živo biomaso. Glavni nosilci energije v edafotopu so organske ogljikove spojine, njihove labilne in stabilne oblike v veliki meri določajo rodovitnost tal.

Biocenoza, shematsko predstavljena kot prehranjevalni splet in njegov biotop

Biotop

Biocenoza

Včasih se razlikuje še tretji vidik trajnosti - stabilnost ekosistema glede na spremembe okoljskih značilnosti in spremembe njegovih notranjih značilnosti. Če ekosistem deluje stabilno v širokem razponu okoljskih parametrov in/ali ekosistem vsebuje veliko število medsebojno zamenljivih vrst (to je, ko se različne vrste s podobnimi ekološkimi funkcijami v ekosistemu lahko zamenjajo), se taka skupnost imenuje dinamično močna(trajnostno). V nasprotnem primeru, ko lahko ekosistem obstaja v zelo omejenem naboru okoljskih parametrov in/ali je večina vrst nepogrešljivih v svojih funkcijah, se taka skupnost imenuje dinamično krhek(nestabilen). Opozoriti je treba, da ta značilnost na splošno ni odvisna od števila vrst in kompleksnosti združb. Klasičen primer je Veliki koralni greben ob obali Avstralije (severovzhodna obala), ki je ena od »vročih točk« biotske raznovrstnosti na svetu - simbiotske alge koral, dinoflagelati, so zelo občutljive na temperaturo. Odstopanje od optimuma za dobesedno nekaj stopinj vodi do smrti alg, polipi pa prejmejo do 50-60% (po nekaterih virih do 90%) hranil iz fotosinteze svojih medsebojnikov.

Ekosistemi imajo veliko stanj, v katerih so v dinamičnem ravnovesju; če ga odstranijo zunanje sile, se ekosistem ne bo nujno vrnil v prvotno stanje; pogosto ga bo pritegnilo najbližje ravnotežno stanje (atraktor), čeprav je lahko zelo blizu prvotnemu.

Biotska raznovrstnost in trajnost v ekosistemih

Amazonski pragozd je tako kot ekvatorialni pragozd dom največje biotske raznovrstnosti

Značilno je, da je trajnost bila in je povezana z biotsko raznovrstnostjo vrst v ekosistemu (alfa raznovrstnost), to je, večja ko je biotska raznovrstnost, kompleksnejša je organizacija skupnosti, kompleksnejši prehranjevalni spleti, večja je stabilnost ekosistemov. Toda že pred 40 leti ali več so obstajala različna stališča o tem vprašanju, trenutno pa je najbolj razširjeno, da sta tako lokalna kot splošna stabilnost ekosistema odvisni od veliko večjega nabora dejavnikov kot le od kompleksnosti združb in biotske raznovrstnosti. . Tako je povečanje biotske raznovrstnosti v tem trenutku običajno povezano s povečanjem kompleksnosti, trdnosti povezav med komponentami ekosistema ter stabilnosti pretoka snovi in ​​energije med komponentami.

Ekvatorialni deževni gozd lahko vsebuje več kot 5000 rastlinskih vrst (za primerjavo, gozdovi območja tajge imajo redko več kot 200 vrst)

Pomen biotske raznovrstnosti je v tem, da omogoča nastanek številnih združb, različnih po strukturi, obliki, funkcijah, in daje trajnostno možnost za njihov nastanek. Večja ko je biotska raznovrstnost, večje je število skupnosti, ki lahko obstajajo, večje je število različnih reakcij (z vidika biogeokemije), ki jih je mogoče izvesti, kar zagotavlja obstoj biosfere kot celote.

Kompleksnost in odpornost ekosistema

Trenutno ni zadovoljive definicije in modela, ki bi opisoval kompleksnost sistemov in predvsem ekosistemov. Obstajata dve splošno sprejeti definiciji kompleksnosti: Kolmogorova kompleksnost – preveč specializirana, da bi jo lahko uporabili za ekosisteme. In bolj abstraktna, a tudi nezadovoljiva definicija kompleksnosti, ki jo je podal I. Prigogine v svojem delu "Čas, kaos, kvant": Kompleksni sistemi – niso zmožni grobega ali operativnega opisa v smislu deterministične vzročnosti. V svojih drugih delih je I. Prigogine zapisal, da ni pripravljen podati stroge definicije kompleksnosti, saj je kompleks nekaj, česar trenutno ni mogoče pravilno definirati.

Parametri težavnosti in njihov vpliv na stabilnost

Razsežnosti kompleksnosti ekosistema so tradicionalno vključevale skupno število vrst (alfa raznovrstnost), veliko število interakcij med vrstami, moč interakcij med populacijami in različne kombinacije teh značilnosti. Z nadaljnjim razvojem teh idej se je pojavila izjava, da več kot je načinov prenosa in transformacije energije v ekosistemu, bolj stabilen je pod različnimi vrstami motenj.

Vendar se je kasneje pokazalo, da te ideje ne morejo označiti stabilnosti ekosistemov. Obstaja veliko primerov tako zelo stabilnih monokulturnih skupnosti (fitocenoze ovratnika) kot šibko odpornih skupnosti z visoko biotsko raznovrstnostjo (koralni grebeni, tropski gozdovi). V 70. in 80. letih 20. stoletja se je povečalo zanimanje za modeliranje odvisnosti trajnosti od kompleksnosti ekosistemov. Modeli, razviti v tem obdobju, so pokazali, da se v naključno ustvarjenem omrežju interakcij v skupnosti, ko se odstranijo nesmiselne verige (kot na primer A poje B, B poje C, C poje A in podobne vrste), lokalna stabilnost pada z naraščajočo kompleksnostjo. Če še naprej zapletamo model in upoštevamo, da na potrošnike vplivajo viri hrane, viri hrane pa niso odvisni od potrošnikov, potem lahko pridemo do zaključka, da stabilnost ni odvisna od kompleksnosti oziroma se z njenim povečevanjem tudi zmanjšuje. Takšni rezultati seveda veljajo predvsem za detritne prehranjevalne verige, v katerih potrošniki ne vplivajo na pretok prehranskih virov, lahko pa spremenijo hranilno vrednost slednjih.

V študiji splošne obstojnosti v modelu 6 vrst (2 porabnika plenilca drugega reda, 2 porabnika prvega reda in 2 vrsti na osnovi prehranjevalne verige) je bila proučena odstranitev ene od vrst. Povezljivost je bila vzeta kot parameter stabilnosti. Skupnost je veljala za stabilno, če so preostale vrste ostale lokalno stabilne. Dobljeni rezultati so bili skladni s splošno sprejetim mnenjem, da se stabilnost skupnosti zmanjšuje z naraščajočo kompleksnostjo, ko se izgubijo vrhunski plenilci, toda z naraščajočo kompleksnostjo se stabilnost skupnosti poveča, ko se izgubi osnova prehranjevalne verige.

V primeru elastične stabilnosti, kjer kompleksnost pomeni tudi povezljivost, se z večanjem kompleksnosti povečuje tudi elastična stabilnost. To pomeni, da večja raznolikost vrst in večja moč povezav med njimi omogoča skupnostim, da hitreje obnovijo svojo strukturo in funkcije. To dejstvo potrjuje splošno sprejete poglede na vlogo biodiverzitete kot nekakšnega bazena (sklada) za obnovo polne strukture tako ekosistemov in bolj organiziranih struktur biosfere kot tudi same biosfere kot celote. Trenutno je splošno sprejeta in tako rekoč nesporna ideja, da se je biosfera razvila v smeri povečevanja biodiverzitete (vseh treh njenih komponent), pospeševanja kroženja snovi med komponentami biosfere in »pospeševanja« življenjske dobe tako vrst kot ekosistemi.

Tokovi snovi in ​​energije v ekosistemih

Trenutno znanstveno razumevanje vseh procesov v ekosistemu še zdaleč ni popolno in v večini študij celoten ekosistem ali nekateri njegovi deli delujejo kot »črna skrinjica«. Hkrati pa, tako kot vsak relativno zaprt sistem, so tudi za ekosistem značilni vhodni in izhodni tokovi energije ter porazdelitev teh tokov med komponentami ekosistema.

Produktivnost ekosistema

Pri analizi produktivnosti in tokov snovi in ​​energije v ekosistemih ločimo naslednje koncepte: biomasa in stoječi pridelek . Pod stoječim posevkom je mišljena masa teles vseh organizmov na enoto površine zemlje ali vode, pod biomaso pa je masa teh istih organizmov v smislu energije (na primer v joulih) ali glede na suho organsko snov. (na primer v tonah na hektar). Biomasa vključuje celotno telo organizmov, vključno z vitaliziranimi odmrlimi deli in ne samo pri rastlinah, na primer lubje in ksilem, ampak tudi nohte in keratinizirane dele pri živalih. Biomasa se spremeni v nekromaso šele, ko odmre (se od njega loči) del organizma ali celoten organizem. Pogosto so snovi, fiksirane v biomasi, »mrtvi kapital«, to je še posebej izrazito pri rastlinah: ksilemske snovi morda ne vstopijo v cikel več sto let in služijo le kot podpora rastlini.

Spodaj primarna produkcija skupnosti (ali primarna biološka proizvodnja) se nanaša na tvorbo biomase (natančneje, sintezo plastičnih snovi) s strani proizvajalcev, ne da bi izključili energijo, porabljeno za dihanje na enoto časa na enoto površine (na primer na dan na hektar).

Primarna proizvodnja skupnosti je razdeljena na bruto primarna proizvodnja , torej vse produkte fotosinteze brez stroškov dihanja, in čista primarna proizvodnja , kar je razlika med bruto primarno proizvodnjo in stroški dihanja. Včasih se imenuje tudi čista asimilacija oz opazili fotosintezo ).

Neto produktivnost skupnosti - hitrost kopičenja organske snovi, ki je ne porabijo heterotrofi (in nato razkrojevalci). Običajno se izračuna za rastno dobo ali za leto. Tako je del proizvodnje, ki ga ekosistem sam ne more predelati. V bolj zrelih ekosistemih se neto produktivnost skupnosti nagiba k ničli (glej koncept skupnosti vrhunca).

sekundarna produktivnost Skupnosti - stopnja akumulacije energije na ravni porabnikov. Sekundarne proizvodnje ne delimo na bruto in neto, saj porabniki porabijo samo energijo, ki jo absorbirajo proizvajalci, del se je ne asimilira, del se porabi za dihanje, ostalo pa gre v biomaso, zato je pravilneje temu reči sekundarna asimilacija. .

Porazdelitev energije in snovi v ekosistemu lahko predstavimo kot sistem enačb. Če so izdelki proizvajalcev predstavljeni kot P1, bodo izdelki potrošnikov prvega reda videti takole:

• P 2 = P 1 -R 2,

kjer je R 2 strošek dihanja, prenosa toplote in neasimilirane energije. Naslednji porabniki (drugi red) bodo predelali biomaso porabnikov prvega reda v skladu z:

• P 3 =P 2 -R 3

in tako naprej, do porabnikov najvišjega reda in razkrojevalcev. Več ko je torej konzumentov (potrošnikov) v ekosistemu, bolj popolno se predela energija, ki so jo proizvajalci na začetku zabeležili v plastičnih snoveh. V klimaksnih skupnostih, kjer je raznolikost običajno največja za določeno regijo, ta shema za predelavo energije skupnostim omogoča trajnostno delovanje v daljšem časovnem obdobju.

Energetska razmerja v ekosistemih (ekološka učinkovitost)

Graf sprememb razmerja P/B v ekosistemih (po A.K. Brodsky, 2002)

Prostorske meje ekosistema (horološki vidik)

V naravi praviloma ni jasnih meja med različnimi ekosistemi. Vedno lahko pokažete na enega ali drugega ekosistema, vendar diskretnih meja ni mogoče prepoznati, če jih ne predstavljajo različni krajinski dejavniki (klifi, reke, različna pobočja, skalni osamelci itd.), ker gre največkrat za gladke prehode. iz enega ekosistema v drugega. To je posledica razmeroma gladke spremembe gradienta okoljskih dejavnikov (vlažnost, temperatura, vlaga itd.). Včasih so lahko prehodi iz enega ekosistema v drugega dejansko ekosistem sam po sebi. Običajno se skupnosti, ki nastanejo na stičišču različnih ekosistemov, imenujejo ekotoni. Izraz "ekoton" je leta 1905 uvedel F. Clements.

Ekotoni

Ekotoni igrajo pomembno vlogo pri ohranjanju biološke pestrosti ekosistemov zaradi tako imenovanega robnega učinka - kombinacije skupka okoljskih dejavnikov različnih ekosistemov, ki povzročajo večjo pestrost okoljskih razmer, torej dovoljenj in ekoloških niš. Tako je možen obstoj tako vrst iz enega kot drugega ekosistema, pa tudi vrst, specifičnih za ekoton (na primer vegetacija obalnih vodnih habitatov).

Nekatere možne meje (ekotoni) med ekosistemi

V ruski literaturi se robni učinek včasih imenuje robni učinek.

Primeri ekotonov vključujejo obalna območja kopnega in vodna telesa (na primer obalno območje), gozdne robove, prehode iz gozdnih ekosistemov v poljske in estuarije. Vendar pa ekoton ni vedno kraj povečane biotske raznovrstnosti vrst. Nasprotno, za estuarije rek, ki se izlivajo v morja in oceane, je značilna zmanjšana biotska raznovrstnost vrst, saj povprečna slanost delt ne omogoča obstoja številnih sladkovodnih in slanovodnih (morskih) vrst.

Alternativna ideja kontinuumskih prehodov med ekosistemi je ideja ekoklinov (ekološke serije). Ecoclean- postopno spreminjanje biotopov, ki so genetsko in fenotipsko prilagojeni določenemu habitatu, s prostorsko spremembo katerega koli okoljskega dejavnika (običajno podnebnega) in tako tvorijo neprekinjen niz oblik brez opaznih prekinitev postopnosti. Ekokline ne moremo razdeliti na ekotipe. Na primer, dolžina lisičjih ušes in mnogi drugi. itd., se njihovi značaji spreminjajo od severa proti jugu tako postopoma, da je zelo težko identificirati jasne morfološke skupine, ki bi se naravno združile v podvrste.

Časovne meje ekosistema (kronološki vidik)

Sprememba skupnosti v borovem gozdu po prizemnem požaru (levo) in dve leti po požaru (desno)

Na istem biotopu skozi čas obstajajo različni ekosistemi. Sprememba iz enega ekosistema v drugega lahko traja tako dolgo kot relativno kratka (nekaj let) časovna obdobja. Trajanje obstoja ekosistemov je v tem primeru določeno s stopnjo nasledstva. Spremembo ekosistemov v biotopu lahko povzročijo tudi katastrofalni procesi, vendar se v tem primeru bistveno spremeni sam biotop, takšne spremembe pa navadno ne imenujemo sukcesija (z nekaterimi izjemami, ko je katastrofa, npr. požar, je naravna stopnja cikličnega nasledstva).

nasledstvo

nasledstvo - to je dosledna, naravna zamenjava nekaterih skupnosti z drugimi na določenem območju ozemlja zaradi notranjih dejavnikov v razvoju ekosistemov. Vsaka prejšnja skupnost vnaprej določa pogoje obstoja naslednje in svoje izumrtje. To je posledica dejstva, da v ekosistemih, ki so prehodni v sukcesijskem nizu, prihaja do kopičenja snovi in ​​energije, ki je ne morejo več vključiti v cikel, transformacije biotopa, spremembe mikroklime in drugih dejavnikov. , s čimer se ustvari materialno-energijska osnova in okoljski pogoji, potrebni za nastanek kasnejših skupnosti. Vendar pa obstaja še en model, ki pojasnjuje mehanizem nasledstva na naslednji način: vrste vsake prejšnje skupnosti se izpodrivajo le z dosledno konkurenco, ki zavira in se "upira" uvajanju naslednjih vrst. Vendar pa ta teorija upošteva samo konkurenčna razmerja med vrstami, ne da bi opisala celotno sliko ekosistema kot celote. Seveda se takšni procesi dogajajo, vendar je možno kompetitivno izpodrivanje prejšnjih vrst prav zato, ker preoblikujejo biotop. Tako oba modela opisujeta različne vidike procesa in veljata hkrati.

Sukcesija je lahko avtotrofna (na primer sukcesija po gozdnem požaru) ali heterotrofna (na primer izsušeno močvirje). V zgodnjih fazah avtotrofnega nasledstva je razmerje P/R veliko večje od ena, saj so običajno primarne skupnosti zelo produktivne, vendar struktura ekosistema še ni v celoti oblikovana in tega ni mogoče izkoristiti. biomasa. Skladno z zapletom skupnosti, z zapletom strukture ekosistema se stroški dihanja (R) povečujejo, saj se pojavlja vedno več heterotrofov, ki so odgovorni za prerazporeditev materialnih in energetskih tokov, razmerje P / R teži k enotnosti. in je dejansko enak za terminalsko skupnost (ekosistem). Heterotrofna sukcesija ima nasprotne značilnosti: pri njej je razmerje P/R v zgodnjih fazah precej manjše od ena (ker je organske snovi veliko in ni potrebe po njeni sintezi, jo je mogoče takoj uporabiti za izgradnjo skupnosti). ) in postopoma narašča, ko se premikate skozi zaporedne stopnje.

Primer stopnje heterotrofne sukcesije - močvirni travnik

V zgodnjih fazah sukcesije je vrstna pestrost majhna, z napredovanjem razvoja pa se pestrost povečuje, spreminja se vrstna sestava združbe, prevladujejo začnejo vrste s kompleksnimi in dolgimi življenjskimi cikli, običajno se pojavljajo vedno večji organizmi, medsebojno koristno sodelovanje in razvijejo se simbioze in trofična struktura ekosistema postane bolj zapletena. Na splošno se domneva, da ima končna faza sukcesije največjo vrstno biotsko raznovrstnost. To ni vedno res, vendar za vrhunske skupnosti tropskih gozdov ta izjava drži, za skupnosti zmernih zemljepisnih širin pa se vrhunec raznolikosti pojavi sredi sukcesijske serije ali bližje končni fazi. V zgodnjih fazah so združbe sestavljene iz vrst z relativno visoko stopnjo razmnoževanja in rasti, a nizko sposobnostjo individualnega preživetja (r-strategi). V terminalni fazi je vpliv naravne selekcije naklonjen vrstam z nizko stopnjo rasti, a večjo sposobnostjo preživetja (k-strategi).

Ko se pomikamo po nizu nasledstva, je v ekosistemu vse večja vpletenost hranil v cikel; možna je relativna zaprtost tokov hranil, kot sta dušik in kalcij (eno najbolj mobilnih hranil) v ekosistemu. Zato so v končni fazi, ko je večina hranil vključenih v cikel, ekosistemi bolj neodvisni od zunanje oskrbe s temi elementi.

Za preučevanje procesa nasledstva se uporabljajo različni matematični modeli, vključno s tistimi stohastične narave.

Skupnost Climax

Koncept nasledstva je tesno povezan s pojmom klimaksne skupnosti. Klimaksna združba nastane kot posledica zaporednih sprememb v ekosistemih in predstavlja najbolj uravnoteženo združbo, ki čim bolj učinkovito izkorišča materialne in energijske tokove, torej ohranja največjo možno biomaso na enoto vnesene energije v ekosistem.

Teoretično ima vsaka zaporedna serija vrhunsko združbo (ekosistem), ki je končna stopnja razvoja (ali več, tako imenovani koncept poliklimaksa). V resnici pa nasledstveni niz ni vedno sklenjen s klimaksom, lahko se realizira subklimaksna združba (ali imenovana po F. Clementsu - plagiklimaks), ki je združba pred vrhuncem in je strukturno in funkcionalno dovolj razvita. To stanje lahko nastane zaradi naravnih razlogov - okoljskih razmer ali kot posledica človekove dejavnosti (v tem primeru se imenuje disklimaks).

Ekosistemske uvrstitve

Vprašanje razvrščanja ekosistemov je precej zapleteno. Razlika med minimalnimi ekosistemi (biogeocenozami) in najvišjim ekosistemom - biosfero - je nedvomna. Vmesne razlike so precej zapletene, saj kompleksnost horološkega vidika ne omogoča vedno jasno določiti meja ekosistemov. V geoekologiji (in krajinski znanosti) obstaja naslednja razvrstitev: facies - trakt (ekosistem) - krajina - geografsko območje - geografsko območje - biom - biosfera. V ekologiji obstaja podobna razvrstitev, vendar se običajno verjame, da je pravilno razlikovati le en vmesni ekosistem - biom.

Biomi

Biome - velika sistemsko-geografska (ekosistemska) razdelitev znotraj naravno-klimatskega pasu (Reimers N.F.). Po R. H. Whittakerju skupina ekosistemov določene celine, ki imajo podobno strukturo ali fizionomijo vegetacije in splošno naravo okoljskih razmer. Ta definicija je nekoliko napačna, saj obstaja povezava z določeno celino, nekateri biomi pa so prisotni na različnih celinah, na primer biom tundre ali stepe.

Trenutno je najbolj splošno sprejeta definicija: "Biom je niz ekosistemov s podobno vrsto vegetacije, ki se nahajajo v istem naravnem in podnebnem območju" (Akimova T. A., Haskin V. V.).

Tem definicijam je skupno to, da je biom v vsakem primeru skupek ekosistemov enega naravnega klimatskega območja.

Obstaja od 8 do 30 biomov. Geografsko porazdelitev biomov določajo:

1. Zakon o geografskem določanju con (oblikoval V. V. Dokuchaev)

Biosfera

Izraz biosfera je uvedel Jean-Baptiste Lamarck na začetku 19. stoletja, v geologiji pa ga je leta 1875 predlagal avstrijski geolog Eduard Suess. Vendar pa ustvarjanje celostne doktrine biosfere pripada ruskemu znanstveniku Vladimirju Ivanoviču Vernadskemu.

Biosfera je ekosistem najvišjega reda, ki združuje vse druge ekosisteme in zagotavlja obstoj življenja na Zemlji. Biosfera vključuje naslednje "sfere":

Tudi biosfera ni zaprt sistem, temveč se v celoti napaja z energijo Sonca, majhen del toplote Zemlje. Vsako leto Zemlja od Sonca prejme približno 1,3 * 10 24 kalorij. 40 % te energije se odseva nazaj v vesolje, približno 15 % se porabi za ogrevanje ozračja, tal in vode, preostala energija je vidna svetloba, ki je vir fotosinteze.

V. I. Vernadsky je prvi jasno oblikoval razumevanje, da je vse življenje na planetu neločljivo povezano z biosfero in ji dolguje svoj obstoj:

Pravzaprav na Zemlji ni nobenega živega organizma v prostem stanju. Vsi ti organizmi so neločljivo in nenehno povezani – predvsem s prehrano in dihanjem – z materialnim in energetskim okoljem okoli sebe. Zunaj njega, v naravnih razmerah, ne morejo obstajati.

Umetni ekosistemi

Umetni ekosistemi - to so ekosistemi, ki jih je ustvaril človek, na primer agrocenoze, naravni gospodarski sistemi ali biosfera 2.

Umetni ekosistemi imajo enak nabor komponent kot naravni: proizvajalce, porabnike in razkrojevalce, vendar obstajajo pomembne razlike v prerazporeditvi snovi in ​​tokov energije. Ekosistemi, ki jih je ustvaril človek, se od naravnih razlikujejo predvsem v naslednjih pogledih:

Brez vzdrževanja energetskih tokov s strani človeka v umetnih sistemih se naravni procesi tako ali drugače obnovijo in oblikuje naravna struktura sestavin ekosistema ter snovnih in energijskih tokov med njimi.

Koncepti, podobni konceptu ekosistema v sorodnih vedah

V ekogeologiji, krajinoslovju in geoekologiji

V teh znanostih obstajajo koncepti, podobni konceptu ekosistema. Razlika je v tem, da v teh vedah prihaja do premika v obravnavanju strukture in funkcij ekosistemov.

Na splošno je v geografskih vedah običajno obravnavati naravni teritorialni kompleks kot ekvivalent ekosistema.

Poglej tudi

Opombe

1. Forbes, S.A. Jezero kot mikrokozmos (angleščina) // Bik. Sci. Izr. - Peoria, Illinois, 1887. - Str. 77–87. Ponatisnjeno v Illinois Nat. zgod. Anketni bilten 15(9):537–550.
2. Yu. Odum. Osnove ekologije. - M.: Mir, 1975. - 741 str.
3. . Slovarji na Akademki. Arhivirano
4. Yu. Odum. Ekologija. - M.: Mir, 1986.
5. Oddelek "Ekosistemi". Stran EKOLOGIJA. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
6. Biogeocenoza Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
7. Nikolaikin, N. I., Nikolaikina, N. E., Melekhova, O. P. Ekologija. - 5. - M .: Bustard, 2006. - 640 str.
8. Brodsky A.K. Kratek tečaj splošne ekologije, Učbenik za univerze. - Sankt Peterburg: "Dean", 2000. - 224 str.
9. N. V. Koronovski, Hidrotermalne formacije v oceanih. Soros Educational Journal, - št. 10, 1999, - str. 55-62. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
10. D. V. Gričuk. Terodinamični modeli podmorskih hidrotermalnih sistemov. - M.: Znanstveni svet, 2000. - ISBN UDC 550.40
11. V. F. Levčenko. Poglavje 3 // Razvoj biosfere pred in po pojavu človeka. - Sankt Peterburg: Nauka, 2004. - 166 str. - ISBN 5-02-026214-5
12. Rautian A. S. Paleontologija kot vir informacij o vzorcih in dejavnikih evolucije // Sodobna paleontologija. - M., 1988. - T. 2. - Str. 76-118.
13. Rautian A. S., Zherikhin V. V. Modeli filocenogeneze in lekcije iz okoljskih kriz geološke preteklosti // Dnevnik skupaj biologija. - 1997. - T. 58 št. 4. - Str. 20-47.
14. Ostroumov S. A. Nove različice definicij pojmov in izrazov "ekosistem" in "biogeocenoza" // DAN. - 2002. - T. 383 št. 4. - Str. 571-573.
15. M. Beagon, J. Harper, K. Townsend. Ekologija. Posamezniki, populacije in skupnosti. - M.: Mir, 1989.
16. Ecotop Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
17. T. A. Rabotnov"O biogeocenozah". // Bilten MOIP, biološki oddelek, - letnik 81, - št. 2. - 1976. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
18. Klimatop. Bykov B. A."Ekološki slovar" - Alma-Ata: "Znanost", 1983 - str.216. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
19. Osnovni pojmi ekologije. Burenina E.M., Burenin E.P. Elektronski učbenik o ekologiji.. Arhivirano iz prvotnega vira 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
20. Klimatop. Slovar naravoslovja (Yandex slovarji). Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
21. Edaphoto Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
22. . Ekološki slovar (Slovarji na akademiku). Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
23. Biocenoza. Velika sovjetska enciklopedija. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
24. Zoocenoza. Velika sovjetska enciklopedija. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
25. Homeostaza ekosistema. Portal znanstvenih informacij VINITI. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
26. Hutchinson S., Hawkins L.E. Oceani. Enciklopedični vodnik. - M.: Makhaon, 2007. - 304 str. - ISBN 5-18-001089-6
27. A. Giljarov."Korale se belijo zaradi izgube medsebojnega razumevanja". Elementi velike znanosti. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
28. A. D. Armand, Eksperiment Gaia, problem žive zemlje. Ruska akademija znanosti. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
29. A. V. Galanin. Predavanja o ekologiji. . Spletna stran Botaničnega vrta FEB RAS. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
30. Prigožin I., Stengers I.Čas, kaos, kvantum. - Moskva, 1994. - Str. 81. - 263 str.
31. Nikolis G., Prigožin I. Razumevanje kompleksa. - M.: Mir, 1990. - str. 352. Stran 47
32. MacArthur R.H. Nihanja populacij živali in merilo stabilnosti skupnosti // Ecology, 36, 1955, - pp. 533-536
33. maj R.M. Ali bo velik kompleksen sistem stabilen? // Nature (London), 1972, 238, - pp. 413-414
34. maj R.M. Modeli za posamezne populacije. // Teoretična ekologija: principi in aplikacije, 2. izdaja, R.M. Maj izd. - str. 5-29, - Blackwell Scientific Publications, Oxford 1981
35. maj R.M. Modeli za dve medsebojno delujoči populaciji. // Teoretična ekologija: principi in aplikacije, 2. izdaja, R.M. Maj izd. - str.78-104, - Blackwell Scientific Publications, Oxford 1981
36. maj R.M. Vzorci v večvrstnih skupnostih. // Teoretična ekologija: principi in aplikacije, 2. izdaja, R.M. Majska izd., - Blackwell Scientific Publications, Oxford 1981
37. DeAngelis D.L. Stabilnost in povezljivost v modelih prehranjevalnih mrež // Ecology 56, 1975, - pp. 238-243
38. Pimm S.L. Struktura prehranjevalnih mrež // Theoretical Population Biology, 16, 1979, - pp. 144-158
39. Pimm S.L. Kompleksnost in stabilnost: še en pogled na prvotno MacArthujevo hipotezo // Oikos, 33, 1979, - str. 351-357
40. V. F. Levchenko, Ya. I. Starobogatov Fizikalno-ekološki pristop k evoluciji biosfere. // “Evolucijska biologija: zgodovina in teorija.” Sankt Peterburg, 1999, - str. 37-46. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
41. Levčenko V. F. Razvoj biosfere pred in po pojavu človeka. . St. Petersburg, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry of the Russian Academy of Sciences, - NAUKA Publishing House, 2004. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
42. Primarna proizvodnja. Portal znanstvenih informacij VINITI. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
43. Primarna produktivnost. Glossary.ru. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
44. Mavrischev V.V. Kontinuum, ekotoni, robni učinek // Osnove ekologije: učbenik. - 3. izd. kor. in dodatno - Minsk: Višja šola, 2007. - 447 str. - ISBN 978-985-06-1413-1
45. Ekoton. . Slovar naravoslovja (Yandex slovarji). Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
46. Ekoton in koncept robnega (robnega) učinka. Bioekološka spletna stran. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
47. Srhljiv učinek. Ekološki enciklopedični slovar. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
48. Estuarij. . Slovar izrazov fizične geografije Inštituta za geografijo Ruske akademije znanosti. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
49. Nasledstvo. Velika sovjetska enciklopedija. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
50. Razvoj in evolucija ekosistemov. portal Inženirska ekologija. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
51. B, Grant. Evolucijski proces. Arhivirano iz izvirnika 22. avgusta 2011. Pridobljeno 14. avgusta 2010.
52. V. I. Grabovski Samoorganizacija in struktura združb ali kako v umetno ustvarjenem homogenem svetu nastanejo strukture, ki posnemajo rastlinsko sukcesijo. Modeli življenja v razvojni biologiji, ekologiji, ekonomiji. (nedostopna povezava - zgodba) Pridobljeno 14. avgusta 2010.

Predavanje št. 2 Ekološki sistemi.

Oris predavanja:

Koncept ekoloških sistemov.

Struktura ekosistema.

Biotska struktura ekosistema.

Proizvodnja in razgradnja v naravi.

Homeostaza ekosistema.

Energija ekosistemov.

Biološka produktivnost ekosistemov.

Ekološke piramide.

Ekološko nasledstvo.

1. Koncept ekoloških sistemov.

Ekološki sistem (ekosistem) - je vsaka enota (biosistem), ki vključuje vse skupaj delujoče organizme (biotsko združbo) na določenem območju in je v interakciji s fizičnim okoljem tako, da pretok energije ustvarja natančno definirane biotske strukture in kroženje snovi med živimi in nežive dele. (po Yu. Odumu).

Pojem ekološkega sistema lahko opredelimo tudi s pojmoma biocenoza in biotop.

Biocenoza je skupek sobivajočih populacij različnih vrst mikroorganizmov, rastlin in živali.

Biotop – to so razmere okoliškega (neživega) okolja na določenem območju (zrak, voda, prst in podležeče kamnine).

Tako je ekosistem biocenoza + biotop.

Pri proučevanju ekosistemov so glavni predmet raziskovanja procesi transformacije snovi in ​​energije med bioto in fizičnim okoljem, t.j. nastajajoči biogeokemični cikel snovi v ekosistemu kot celoti.

Biota – to je flora in favna določenega ozemlja v celoti.

Ekosistemi vključujejo biotske skupnosti vseh velikosti s svojim življenjskim prostorom od ribnika do Svetovnega oceana in od drevesnega štora do prostranega gozda.

Odlikujejo tudi:

mikroekosistemi (blazina lišajev na drevesnem deblu),

mezoekosistemi (ribnik, jezero, stepa...),

makroekosistemi (celina, ocean),

globalni ekosistem (zemeljska biosfera).

2. Struktura ekosistema.

Ekosistem je sestavljen iz treh delov:

skupnosti,

pretok energije,

tok (kroženje) snovi.

Ekološki sistem je glede na svojo trofično strukturo razdeljen na dve ravni:

zgornji – avtotrofni sloj ali »zeleni pas«, vključno s fotosintetskimi organizmi, ki ustvarjajo kompleksne organske molekule iz anorganskih enostavnih spojin,

spodnja je heterotrofna plast ali »rjavi pas« tal in sedimentov, v katerem prevladuje razgradnja odmrle organske snovi nazaj v enostavne mineralne tvorbe.

Z biološkega vidika je ekosistem sestavljen iz:

anorganske snovi (C, N, CO 2, H 2 O, P, O itd.), ki sodelujejo v ciklih.

Organske spojine (beljakovine, ogljikovi hidrati, maščobe, humusne snovi itd.).

zrak, voda in substrat, vključno z abiotskimi dejavniki.

proizvajalci,

potrošniki,

razkrojevalci.

Anorganske snovi, ki jih najdemo v ekosistemih, so vključene v stalni cikel. Zaloge snovi, ki jih organizmi porabijo v naravi, niso neomejene. Če teh snovi ne bi ponovno uporabili, bi bilo življenje na Zemlji nemogoče. Tako neskončno kroženje snovi v naravi je možno le, če obstajajo funkcionalno različne skupine organizmov, ki so sposobne izvajati in vzdrževati pretok snovi, ki jih pridobivajo iz okolja.

Biotska struktura ekosistema je način medsebojnega delovanja različnih kategorij organizmov v sistemu.