Лекции - Екологія - файл n1.doc

Лекции - Екологія
скачать (366 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc366kb.06.11.2012 23:32скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5
Курс "Основи екології"

Лекція 1.

Тема: Екологія як наука про довкілля.

План:

1. Сучасні уявлення про екологію.

2. Структура сучасної екології.

3. Основні екологічні поняття і визначення.

4. Основні екологічні закони.
1.1. Сучасні уявлення про екологію.
Екологія - наука, яка вивчає умови існування живих організмів в їх взаємозв'язку між собою і середовищем, в якому вони проживають.
Слово "екологія" походить від грецьких слів - дім і вчення. Цей термін був вперше використаний в 1866 р. Німецьким біологом-дарвіністом Е.Геккелем який розумів екологію як "науку про взаємовідносини живої речовини з навколишнім її середовищем".

Науковою основою екології стало вчення Ч.Дарвіна про боротьбу організмів за існування. В це поняття він вкладав не тільки конкуренцію організмів за життєві ресурси, але і їх реакцію на різні фактори навколишнього середовища, за допомогою яких вони пристосовуються до існування в конкретних умовах.

Кожна людина тією чи іншою мірою впливає на навколишнє середовище. І том}1 вона повинна знати близькі й віддалені наслідки цього впливу, щоб, враховуючи їх, сприяти збереженню і раціональному використанню природних ресурсів. Виникнувши понад 100 років тому, екологія на наших очах трансформується в науку про структуру і функціонування природи в цілому.

Сучасна екологічна наука виходить з двох принципових положень: величезного кількісного і якісного використання природних ресурсів і нездатності природи повністю самовідновлюватись за таких темпів і обсягів експлуатації. Немає сумніву, що в майбутньому розвиток продуктивних сил буде ще значнішим і глибшим. Тому дуже важливим є поєднання науково-технічного прогресу з науково обгрунтованим використанням природних ресурсів. Прогрес у техніці й промисловості не повинен бути джерелом небезпечного забруднення води і повітря, виснаження землі.

Сучасна екологія є однією з головних фундаментальних наук, своєрідною філософією виживання людства, стратегією перебудови цивілізації в ХХІст., що має відповідати сучасним реаліям у взаємовідносинах населення планети та Природи, головним чином, • моральної перебудови на базі розвитку колективного інтелекту, • повного взаєморозуміння, • взаємодії й • взаємодопомоги всіх націй у справі збереження біосфери та стабільного розвитку.

Екологія - наука про середовище нашого існування, його живі й неживі компоненти, взаємозв'язки, взаємодію між цими компонентами - людиною, рослинним і тваринним світом, літосферою, гіідросферою та атмосферою. Це наука про особливості взаємозв'язків і узгодження стратегії Природи та стратегії людини, що має базуватися на ідеї самообмеженості, розумної коеволюції Техносфери та Біосфери.

Екологічна діяльність нині є обов'язковою складовою, а здебільшого й одним із головних елементів будь-якої сфери людської активності - промислового виробництва, енергетики, сільського та лісового господарства, транспорту, наукових досліджень, культури, релігії тощо.

Усі рішення, пов'язані з використанням природних або людських ресурсів із втручанням в процеси життєдіяльності біосфери, мають прийматися з урахуванням його найближчих і віддалених екологічних наслідків.

Останнім часом у всьому світі започатковані найрізноманітніші напрями екологічних досліджень, метою яких є забезпечення фахівців необхідною для життя рішень екологічною інформацією у всіх сферах діяльності.

Основними завданнями універсальної екології е такі:

1) вивчення з позицій систематичного підходу загального стану сучасної біосфери, причин його формування та особливостей розвитку під впливом природних та антропогенних факторів (тобто вивчення закономірностей формування, існування та функціонування біологічних систем всіх рівнів у взаємозв'язку з літосферою, гідросферою, атмосферою, техносферою);

2) прогноз динаміки стану біосфери в часі та просторі;

3) розробка шляхів гармонізації взаємовідносин людського суспільства й природи, збереження здатності біосфери до самовідновлення та саморегулювання з урахуванням основних екологічних законів.

Сучасні екологічні дослідження мають бути науковою базою для розробки стратегії й тактики поведінки людства в природному середовищі, раціонального природокористування, охорони та відновлення довкілля.

Найважливішим висновком екологічних досліджень повинно бути визначення екологічної ємності територій, що повністю залежть від стану їх екосистем.

Екологічна ємність території - це її здатність прогодувати певну кількість видів із збереженням можливостей самовідновлення, нормального функціонування і саморегулювання екосистем.

Об'єктами екології або її галузевих підрозділів є екологічні системи чи елементи екосистем.

Головний предмет досліджень - вивчення особливостей та розвитку взаємозв'язків між організмами, їхніми угрупуваннями різних рангів, екосистеми й неживою компонентою екосистем, а також дослідження впливу природних і антропогенних факторів на функціонування екосистем і біосфери в цілому.
1.2. Структура сучасної екології.

Сучасна екологія по суті розчленована на чотири взаємозв'язані, але до певної міри самостійні розділи, що логічно виходить один з одного.

факторіальна екологія, або автекологія, що вивчає фактори середовища на живі організми;

демекологія, що вивчає популяції та їхній зв'язок між собою і довкіллям.

синекологія, що розглядає закономірності співіснування організмів, їх угрупувань одне з одним й умовами існування;

соціальна екологія, що вивчає взаємодію людини та біосфери й місце людського суспільства в природі.

Існують й інші способи розділу екології. К.М.Ситник та М.І.Будико (1990-1992) розділяють екологію на три частини:

загальна екологія, що вивчає головні закономірності функціонування екосистем,

глобальна екологія, що вивчає біосферу в цілому (за іншою термінологією це біосферологія),

та прикладна екологія об'єктом вивчення якої є взаємовідносини живих організмів із середовищем.

Г.О.Білявський та М.М.Падун (1991) дотримуються точки зору, що в екології існує п'ять основних блоків:

а) біоекологія; б) геоекологія; в) техноекологія, г) соціоекологія; д) космічна екологія.

Найвищим за рангом, що використовується в класифікації узагальнюючим поняттям, є

"універсальна екологія", або "загальна екологія" - наука про стратегію й практику збереження та стабільного розвитку життя на Землі. Вона узагальнює всю екологічну формацію, що надходить з інших підрозділів і сприяє прийняттю науково обгрунтованих рішень по реалізації планів розвитку цивілізації.

Універсальній екології підпорядковані два блоки екологічних досліджень: теоретична екологія та практична екологія.
У теоретичну екологію входить розділ І - екологія живих організмів (біоекологія) який складається з підрозділів: екологія людини, екологія мікросвіту, екологія рослинта екологіятварин.
Практична екологія об'єднує три розділи:

I. Науки про охорону та раціональне використання природних ресурсів;

II. Науки про соціально-економічні фактори впливу на довкілля;

III. Науки про техногенні фактори забруднення довкілля.

Кожен із зазначених розділів повинен вирішувати своє коло проблем, але всі вони тісно пов'язані між собою.
Г.Швебс у центр схеми класифікації екологічного значення ставить культуру як основу накопичених людством знань і як елемент творчої діяльності (культуру виробництва, землерробства, поведінки, природокористування, фізичну тощо).

У схемі Г.Швебса заслуговує на увагу слушне виділення серед основних чотирьох уже відомих блоків економічних знань (біоекологія, геоекологія, техноекологія, екологія людини), розділів "екологія душі" та "екологія культури", яка досліджує питання екологічної етики, екологізацію мистецтва, дипломатії.
1.3. Основні екологічні поняття і визначення.

Біосфера - область існування жививх організмів і продуктів їх житєдііяльності. Нині вона розглядається як глобальна саморегулююча відкрита система, яка охоплює й активно перетворює речовинні та енергетичні характеристики літосфери, гідросфери та атмосфери завдяки невпинній діяльності живих організмів упродовж всієї геологічної історії Землі.

Основною (елементарною) функціональною одиницею біосфери є екосистема, яка являє собою сукупність організмів й умов їх існування, що утворює систему взаємонезалежних явищ і процесів. Вона єдиний природний комплекс, утворений за довгий період живими організмами й середовищем, в якому вони існують, і де всі компоненти тісно пов'язані обміном речовин, енергії та інформації.

Виділяють мікросистеми (пенсак з грибами, болітце), мезоекосистеми (ділянка лісу, озеро, водосховище) і макроекосистеми (континент, океан).

Другими словами, екосистема являє собою природну динамічну територіальну саморегульвану систему, що складається з двох підсистем: біоценозу - історично сформованого угрупування рослин, тварин і мікроорганізмів, пов'язаних між собою тофічними зв'язками та біотоном - однорідної у фізико-географічному відношенні ділянки земної поверхні, на якій сформувався і з якою взаємодіє в процесі своєї життєдіяльності біоценоз.

Глобальною екосистемою є біосфера нашої планети Земля.

Стабільність екосистеми - це закладена в її генетичній програмі здатність протягом усього періоду існування реалізувати в мінливих умовах зовнішнього середовища свою життєву програму розвитку.

Стійкість живої системи - це її здатність завдяки внутрішнім механізмам захисту протистояти зовнішнім негативним впливам і адаптуватися до них без істотних змін.

Одним з важливих екологічних понять є гомеостаз.

Гомеостаз - стан внутрішньої динамічної рівноваги природної системи (екосистеми), що підтримується регулярним відновленням її основних елементів і речовинно-енергетичного складу, а також постійним функціональним саморегулюванням компонентів.

Гомеостаз є характерним і необхідним для всіх природних систем - від атома й організму до космічних предметів.

Вид (біологічний) - сукупність організмів зі спорідненими морфологічними ознаками, які можуть схрещуватися один з одним і мають спільний генофонд.

Популяція - сукупність особин одного виду з однаковим генофондом, що живе на спільній території протягом багатьох поколінь.

Усі популяції характеризуються властивостями, завдяки яким підтримується їх чисельність на оптимальному рівні в умовах середовищ, що постійно змінюється. Ці властивості й є гомеостазом.

Природне середовище - це все живе і неживе, що оточує організм й з чим вони взаємодіють. Розрізняють повітряне, водне та ґрунтове середовище.

Екологічні фактори - всі складові (елементи) природного середовища, які впливають на розвиток й існування організмів і на які живі істоти реагують реакціями пристосування (за межами здатності пристосування настає смерть).

Розрізняють три основні групи екологічних факторів

абіотичні (неорганічні умови: хімічні, фізичні, такі як склад повітря, води, грунтів, температура, світло, вологість, радіація, тиск тощо),

біотичні (форми взаємодії між організмами - хазяїн-паразит) та антропогенні (форми діяльності людини).

Одні і тіж екологічні фактори не однаково впливаюьт на організми різних видів, які живуть разом. Для одних вони можуть бути сприятливими, для інших - ні. Важливим елементом є реакція організмів на силу впливу екологічного фактору негативна дія якого може виникати у разі надлишку або нестачі дози.

Тому є поняття сприятлива доза або зона оптимуму фактора, й зона несимумуму (доза фактора, за якої організми почуваються пригніченими).

Діапазон зон оптимуму й песимуму є критерієм для визначенні екологічної валентності - здатності живого організму пристосовуватися до змін умов середовища.ї

За екологічною валентністю організми поділяються на

стенобіонти - з малою пристосованістю до змін середовища (орхідеяч, форель) та

еврибіонти - з великою пристосованістю до змін довкілля (колорадський жук, миші, вовки, очерет, пирій).

Слід наголосити, що в природі екологічні фактори діють колективно, де негативна дія однієї хімічної речовини накладеється на негативну дію інших, до нього додається вплив стресової ситуації, шумів, різних фізичних полів - радіаційного, теплового чи електромагнітного і в результаті "сумаційним" ефект буде значно посиленим.

Важливим є також поняття лімітуючі фактори, тобто такі, рівень (доза) яких наближається до межі витривалості організму концентрація якого нижча або більша оптимальної. Найчастіше лімітуючим фактором є температура, світло, біогенні речовини, тиск у середовищі тощо.

Найбільне поширені організми з широким діапазоном толерантності щодовсіх еклогічних фаторів. Найвищо толерантність характерна для бактерій і синьо-зелених водоростей, які виживають у широкому діапазоні темеператури, радіації, РН, солоності тощо.

Наступним важливим поняттям є ланцюг живлення (трофічний ланцюг) - взаємовідносини між організмами під час переносу енергії і їжі від її джерела (зеленої рослини) через ряд в організмі (шляхом поєднання) на більш високі трофічні рівні. На цьому шляху переносу енергії діють автотрофи -представники рослинного світу та гетеротрофи різного ступеня.

Ланцюги живлення - це живі канали, що подають енергію на гору, а смерть і тління повертають цю енергію у грунт. Оскільки система не замкнена, у процесі кожного переносу енергії їжі з одного трофічного рівня на інший (вищий) більша частина потенційної енергії (80-90%) губиться, переходячи в теплоту.

Ланцюги живлення поділяються на два типи: ланцюги пасовиськ (від зеленої рослини до травоїдної тварини і далі - до хижаків, що поїдають рослиноїдних тварин) і детритні (ланцюги розкладу від детриту через мікроорганізми до детритофагів і їх споживачів - хижаків).

Лінії залежності, які відображають передачу енергії, що містить в собі їжа, від її першоджерела (рослин, продуцентів) через низку організмів, кожен з яких поїдає попереднього і поїдається наступним називається ланцюгом живлення. Вони утворюють біотичну або екелогічну піраміду.

Людина - один із тисяч її щаблів, завдяки яким піраміда стає все вищою і складнішою. Найнижча сходинка - грунт, на неї спирається наступна — рослини, дальше - комахи, далі - птахи й гризуни, ще вище різні групи тварин. Найвищу та найвужчу сходинку становлять великі хижаки.

Пірамідальна форма системи живлення відображає зростанням чисельності живих істот від вершини до основи.

Ефективність трофічних ланцюгів оцінюється величиною біомаси екосистеми та її біологічною продуктивністю.

Біомаса - це загальна маса особин одного виду, груп видів чи спільноти вцілому (рослин, тварин. мікроорганізмів), яка припадає на одиницю поверхні (об'єм), місця проживання (в сирому чи сухому вигляді).

Найбільшу біомасу на суші серед гетеротрофів мають безхребетні та грунтові мікроорганізми (біомаса дощових червів може сягати 1000- 1200 кг/га); близько 990% біомаси біосфери припадає на біомасу наземних рослин, які за допомогою фотосинтезу - біосферного процесу - засвоюють вільну енергію та забезпечують існування всього живого. Початком біологічного кругообігу речовин є фотосинтез.

Найбільшою є біомаса тропічних лісів (до 1700 т/га).

Підраховано, що нині щорічної біомаси планети, яку збирає людство, вже недостатньо для харчування населення Землі, а вся біосфера здатна прогодувати не більше 7-10 млрд. чоловік.

Важливим також є поняття біологічний малий і геологічний великий кругообіг речовин, а також кругообіги води, азоту, вуглекислого газу як найголовніших з екологічної точки зору компонентів атмосфери, а також кругообіги сірки, фосфору, вуглецю, як найважливіших життєвих речовин біосфери.

Утворення живої речовини та її розклад. - це дві сторони єдиного процесу, який називається біологічним кругообігом хімічних елементів.

Кругообіг речовин - це їх багаторазова участь у природних процесах, що споконвічно відбувається в геосферах. Велику роль у кругообігу хімічних елементів відіграють живі організми, на що вперше звернув французький вчений Ж.Ламарк.

Дослідив це питання та сформулював основні закони біогеохімічного обміну В.Вернадський.

Малий або біологічний (біотичний) кругообіг має місце в межах малих екосистем, великий (геологічний) - у межах планети між океанами й контенентами. Під час кругообігу відбувається колоподібна циркуляція речовин між повітрям, грунтом, водою, рослинами, тваринами, мікроорганізмами, коли мінеральні речовини, потрібні для життя, поглинаються, трансформуються, надходять із навколишнього середовища до рослинних організмів, а від них через ланцюги живлення у вигляді органічних речовин, - до тварин, далі через ланку редуцентів - знову в навколишнє середовище (грунти, води, повітря) у вигляді неорганічних речовин.

Завдяки наявності в гідросфері та в атмосфері великого резервного фонду вуглецю, азоту, кисню, сірки, фосфору кругообіги можуть відносно швидко саморегулюватися.

Під час біологічного кругообігу відбуваються характерні зміни енергії у процесі переходу з одного трофічного рівня на інший. У трофічний кругообіг екосистеми в середньому залучається близько 1% сонячної енергії, на наступні вищі трофічні рівні в нижчих переходить лише 10% засвоєної організмами енергії, а у вигляді тепла розсіюється в екосистемі 80-90%.

Цей факт дозволив побудувати екологічні піраміди біомас, енергій екосистем.

Кожна точка на нашій планеті є часткою екосистеми. Кожна будь-яка з'їджена їжа, кожен ковток води пов'язують нас з біохімічними циклами екосистеми.

Для всіх екосистем світу характерні два основних процеси, які є загальними: поглинання сонячної енергії та її проходження через екосистему у відповідності до другого закону енергії, а також накопичення й кругообіг живлячих речовин у біохімічних циклах.

Біохімічний цикл - це біохімічні кругообіги - обмін речовиною, енергією між різними компонентами біосфери, який зумолений життєдіяльністю організмів і має циклічний характер.

У природі всі згадані цикли взаємопов'язані, а деякі з них (вуглець, кисень, азот, водень, сірка, фосфор, калій, кальцій та ін.) є ключовими для розуміння еволюції і сучасного стану біосфери.

Рушійними силами біохімічних циклів є потоки енергії Сонця та Космосу й енергії діяльності живої речовини (сукупності всіх організмів), які призводять до переміщення величезних мас хімічних елементів, акумулювання й перерозподілу енергії, накопиченої у процесі фотосинтазу.

Саме фотосинтез й циклічні кругообіги речовин створюють умови для організованості біосфери Землі і її нормального функціонування.

Екологічні піраміди - піраміди біомаси, чисел та енергії, які відображать зменшення цих величин від продуцентів до родуцентів у вигляді масштабних пірамід. Тобто це - графічне зображення співвідношення між продуцентами консументами (першого, другого, третього і т.д. порядку), вираженого в одиницях маси, числа істот чи величинах енергії.

Сукцесія - послідовна зміна біоценодів (окремого комплексу живих організмів і середовища), які спадково виникають на одній і тій же території (бітоні) під впливом природних факторів.

Ієрархія екосистеми - функціональна підпорядкованість (належнсть дрібних і простих систем до більших і складніших) екосистем різного рівня організації.

ОСНОВИ ЕКОЛОГІЇ Лекція 2
ТЕМА: БІОСФЕРА І ЛЮДИНА.
ПЛАН:

1. Біосфера та її властивості.

2. Структура біосфери.

3. Склад і функціонування біосфери.

4. Місце людини в біосфері.
1. Біосфера та її властивості.

Однією з найголовніших рис планети Земля є існування на ній життя.

Іншими словами, біосфера - це сфера життя, оболонка Землі, населена живими організмами, або область існування живих організмів на Землі. Вперше цей термін вжив австрійський геолог Е.Зюсс у 1855 році, але поширився він після видання у 1926 році праці нашого видатного вченого В.І.Вернадського "Біосфера", засновника та першого президента Академії наук України.

Біосфера - це єдина планетарна система, в якій підтримується необхідне для життєдіяльності організмів середовище, та й самі організми суттєво впливають на склад і функціонування біосфери.

Живі істоти (рослини, тварини, мікроорганізми) існують на поверхні Землі, в її атмосфері, гідросфері та верхній частині літосфери, в цілому складаючи плівку (сферу) життя на нашій планеті.

В.Вернадський довів, що живі організми відіграють дуже важливу роль в геологічних процесах, які формують обличчя Землі. Він писав: "Наша планета дуже схожа на живий організм, певну органічну цілісність, яка саморегулюється й підтримує себе у стійкому стані, що сприяє сталості життя".

Адаптація й еволюція кожної живої істоти є частиною більш загального процесу - адаптації та еволюції самої Землі.

У межах біосфери здійснюється біогенний кругообіг речовин та спрямований потік енергії.

Цілісність біосфери забезпечується багатьма механізмами. її структуру підтримує наявність різноманітних живих організмів, що постійно взаємодіють між собою та середовищем існування.

Хімічний склад сучасних атмосфери та гідросфери зумовлений життєдіяльністю організмів. Велике значення мають організми також для формування літосфери, більшість порід якої так чи інакше пов"язані з їх життєдіяльністю. "Якби на Землі не було життя, - писав В.Вернадський, - її обличчя було б таким але незмінним і хімічно інертним, як нерухоме обличчя місяця, як інертні уламки небесних світил".

Живі організми не тільки пристосовуються до умов зовнішнього середовища, а й активно їх змінюють.

Біосфера нині розглядається як глобальна саморегулююча відкрита система, яка охоплює й активно перетворює речовинні та енергетичні характеристики літосфери, гідросфери й атмосфери завдяки невпинній діяльності живих організмів упродовж всієї геологічної історії Землі. Вона є основним акумулятором і трансформатором сонячної енергії у верхніх шарах атмосфери й дотичного середовища планети.

На стабільність і надійність функціонування сучасної біосфери негативно впливає інтенсивна людська діяльність, яка вичерпує природні ресурси, забруднює навколишнє природне середовище, виснажує екосистеми, що призводить до масової загибелі флори і фауни та створює несприятливі умови для життя і нормального функціонування людського суспільства.

2. Структура біосфери

Важливою особливістю біосфери є її злитність з іншими геосферами Землі - атмосферою, гідросферою та частиною літосфери.

Атмосфера є зовнішньою оболонкою Землі, що сягає від її поверхні в космічний простір приблизно на 3000 км. Вона є не лише життєдайним "буфером" між Космосом і поверхнею нашої планети, носієм тепла та вологи, через неї відбувається також фотосинтез і облік енергії - головні процеси біосфери.

Атмосфера регулює теплообмін Землі з космічним простором та океаном, впливає на радіаційний та водяний баланси, а також на клімат.

Гідросфера - це водяна сфера нашої планети, сукупність океанів, морів, річок, озер, льодовикових покривів. Вода є основою існування життя на Землі. Без води не можу існувати людська цивілізація. Вона використовується не тільки для пиття, а й для забезпечення своїх санітарно-гігієнічних та господарсько-побутових потреб.

Літосфера - зовнішня тверда оболонка Землі, яка включає всю земну кору з частиною верхньої Мантії Землі. Літосфера є середовищем усіх мінеральних ресурсів, одним з основних об"єктів антропогенної діяльності, через значні зміни якої розвивається глобальна екологічна криза. У верхній частині континентальної земної кори під впливом діяльності рослин, тварин і мікроорганізмів виникли грунти, які стали для людини цінним родючим субстрактом.

Основна маса організмів і мікроорганізмів літосфери зосереджена в порівняно невеликому прошарку - біостромі, яка лежить на поверхні суходолу та охоплює верхні шари водойм. У цій зоні знаходиться 98 % всієї живої речовини планети.

Біосфера сформована з різних речовин. За В.І.Вернадським виділяють шість головних типів речовин біосфери:

1. Жива речовина, що представлена організмами різних видів.

2. Біогенна речовина, що є продуктом життєдіяльності організмів (наприклад, кам"яне вугілля,

торф).

3. Нежива (косна) речовина, в утворенні якої живі організмі не брали участі.

4. Біокосна речовина, що сформована за рахунок взаємодії живої та косної речовин. Основним видом біокосної речовини є грунт.

5. Радіоактивна речовина.

6. Космічна речовина (наприклад, метеорити).

Унікальна роль живої речовини в біосфері полягає в її високій біохімічній активності, жива речовина атмосферних організмів здійснює поглинання сонячної енергії та її перетворення в енергію хімічних зв"язків.

Екосистема являє собою сукупність організмів, їх взаємозв"язків та взаємодію з навколишнім середовищем.

Структуру екосистеми складають два основних компоненти: організми , з однієї сторони і фактори неживої природи з іншої.

Екосистема являє собою однорідну ділянку земної поверхні з певним складом живих організмів (рослин, тварин, мікроорганізмів) та неживих компонентів (грунт, вода, атмосфера), об'єднаних обміном речовин та енергії в єдиний природний комплекс.
Глобальною екосистемою є біосфера нашої планети.

3. Склад і функціонування біосфери.

Живий світ Землі, її біосфера складається з організмів трьох таких основних типів: продуценти, консуценти, редуценти.

Втручання людини в процесі діяльності в біосферні зв"язки, про значення яких вона здебільшого не має правильного уявлення, часто приводить до небажаних наслідків.

Наприклад, у тридцяті роки в Норвегії було вирішено винищити хижих птахів (полярних сов і яструбів), що зменшують чисельність промислового птаха - полярної куріпки. Оголошені пільги та премії спричинили повсюдний відстріл мисливцями хижих птахів. Після цієї акції серед куріпок спалахнула епідемія, що майже повністю знищила їх популяцію.

Виявилося, що сови та яструби виконували роль санітарів, які поїдали в першу чергу хворих, ослаблених куріпок і таким чином запобігали поширенню епідемії.

Біосферні зв"язки складалися протягом тривалого часу. Тому непривабливою виглядає картина осіннього лісу після того, як пройшли грибники. Разом з "корисними" опеньками, маслюками та лисичками в лісах росте багато "шкідливих" мухоморів та поганок, яскраві шляпки яких розтоптані. А мухомори та поганки є необхідною ланкою в екосистемі лісу, їх піцелій розкладає ті органічні рештки, якими не харчуються інші гриби. Отже, вони роблять свій вклад у діяльність організмів, що підтримують рівновагу екосистеми лісу.

Система зв"язків у біосфері надзвичайно складна і ще повністю не розшифрована. Найголовнішою ланкою управління є - переважно енергія Сонця, другорядною - енергія внутрішнього тепла Землі й радіоактивного розпаду елементів.

Неживою частиною біосфери, її неживою речовиною керують продуценти, ними - консументи, діяльність яких визначають зворотні зв"язки, що йдуть від продуцентів. Біотичний кругообіг у біосфері здійснюється за такою схемою. Віправною точкою кругообігу є процес фотосинтезу рослин.

Продуценти або автотрофи - це організми, що синтезують органічну речовину за рахунок утилізації сонячної енергії, води, вуглекислого газу та мінеральних солей. До цього типу належать рослини, яких на Землі близько 350000 видів.

Хелеопродуценти використовують енергію хімічних реакцій, наприклад, окислення сполук заліза чи сірки, й теж виробляють органічну речовину.

Консументи або гетеротрофи - організми, що одержують енергію за рахунок харчування автотрофами чи іншими консументами, тобто за рахунок споживання органічної речовини, синтезованої іншими організмами - рослинами чи тваринами. До них належать: рослиноїдні тварини, хижаки й паразити, а також хижі рослини та гриби. Кількість видів цієї групи найбільша - понад 1,5 млн.

Редуценти - мікроорганізми, що розкладають органічну речовину продуцентів і консументів до простих сполук - води, вуглекислого газу, мінеральних солей. їх налічується 75000 видів

Вся ця величезна кількість живих істот знаходиться в надзвичайно складних взаємовідносинах між собою й живою речовиною.

Рівновага в природі

У цілому біосфера дуже схожа на гігантський суперорганізм, у якому автоматично підтримується гомеостоздинамічна сталість фізико-хімічних і біологічних властивостей внутрішнього середовища та стійкість основних функцій.

В кожному біоценозі, тобто сукупності організмів, що населяють певну ділянку суші або водойми, є керуюча і керована підсистеми. Роль керуючої підсистеми виконують консументи. Вони, поїдаючи зайву біомасу, не дають можливості рослинам занадто розростатися.

За травоїдними пильно "стежать" хижаки, запобігаючи їх надмірному розмноженню і знищенню рослинності. Керуючою підсистемою для хижаків є хижаки другого роду та паразити, якими "керують" надпаразити і т.д.

Тому на Землі існує багато видів тварин. Серед них немає "зайвих" чи "шкідливих" такі епітети дає їм людина.

Особливістю біосферних зв"язків є й те, що керуюча і керована підсистеми в ній часто міняються місцями. Так, знищення кількості рослинного корму спричиняє зниження чисельності хижаків і паразитів через механізм зворотного зв"язку.

Крім енергетичних, харчових і хімічних зв"язків, величезну роль у біосфері відіграють інформаційні. Живі істоти Землі освоїли всі види інформації — зорову, звукову, хімічну, електромагнітну. Інформативні сигнали містять важливі відомості в закодованій формі. Вони розшифровуються (здебільшого автоматично) та враховуються живими організмами.

Прикладом інформаційних зв"язків у біосфері може бути явище зниження інтенсивності розмноження тварин у разі надмірної щільності популяції.

Результати дослідів свідчать, що зменшення потомства в ссавців чи зниження яйценосності в птахів відбувається внаслідок "перенаселення" території.

Завдяки дії інформаційних зв"язків вмикаються якісь внутрішні механізми, що призводять до зменшення кількості "зайвих" особин.

Ефективність інформаційних зв"язків у біосфері вражає.

Наприклад, самець метелика тутового шовкопряда відчуває присутність самки на відстані 2 км. Ймовірно тут має місце передача електромагнітних сигналів тим, кого це стосується. Можливо, саме забрудненням інформаційного середовища, яке спричиняє діяльність людини, слід пояснювати загадкові випадки масового "самогубства" китів, що викидаються на сушу? Адже простір навколо Землі нині перенасичений штучними антропогенними джерелами електромагнітного поля.

Узагальнюючи результати досліджень в галузі природничих наук, В.Вернадський дійшов висновку, що біосфера — це стійка динамічна система, рівновага якої встановилася в основних своїх рисах... з архезою й незмінно діє протягом 1,5-2 млрд. років". Він довів, що стійкість біосфери за цей час виявляється в сталості її загальної маси живої речовини, енергії, зв"язаної з живою речовиною і середнього хімічного складу всього живого. Стійкість біосфери В.Вернадський пов"язував з тією обставиною, що функції життя в біосфері - біогеохімічні функції - незмінні протягом геологічного часу й жодна з них не з'явилася заново з перебігом часу".

Всі функції живих організмів у біосфері (окисні й відновні процесия. концентрація хімічних елементів, утворення газів тощо) не можуть виконуватись організмами якогось одного виду, а лише їх комплексом. Звідси випливає надзвичайно важливе положення, розроблене В.Вернадським:

біосфера Землі сформувалася з самого початку, як складна система з великою кількістю видів організмів, кожен з яких виконував свою роль у загальній системі. Без цього біосфера взагалі не могла б існувати, тобто стійкість її існування була відразу започаткована її складністю.
  1   2   3   4   5


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации