Реферат: Экосистемы

Введение

В 1968 г.Космонавты сфотографировали Землю с поверхности Луны. Эти снимки яснее, чемкогда либо ранее, продемонстрировали, что наша планета- это шар, парящий впустынном космосе. Она напоминает огромный космический корабль в бесконечномпутешествии. У него нет базы, на которую можно вернуться для ремонта, чтобыпополнить запасы или избавиться от отходов; в его распоряжении тольконепрерывный поток солнечного излучения. Термином «космический корабль Земля» мыобязаны футуристу Бакминстеру Филлеру, первому взглянувшему на нашу планету сэтой новой точки зрения.

Кто стоит уштурвала космического корабля Земля? К сожалению, никто! Но этот корабльоснащен изумительным набором самоподдерживающихся систем. Огромное разнообразиевидов растений и животных  взаимодействуеттак, что удовлетворяет свои потребности и способствует существованию других.Воздух и вода в ходе своего круговорота непрерывно очищаются. Механизмысаморегуляции стремятся поддерживать все системы в равновесии друг с другом.

Определение и примеры экосистемы

Экосистемуможно определить как совокупность различных видов растений, животных имикробов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой такимобразом, что вся эта совокупность может сохраняться неопределённо долгое время.Данное определение представляет собой очень сжатое описание наблюдаемых вприроде фактов; понять его помогут примеры, многие из которых Вам, вероятно,хорошо знакомы.

Если ехать поСША от Атлантического океана до Тихого, маршрут пересечет по очереди листопадныелеса, злаковые прерии, пустыни с характерными кактусами на юго-западе страны и,наконец, вечнозелёные хвойные леса.

При ближайшемрассмотрении заметно, что каждый из перечисленных ландшафтов характеризуетсяособым растительным обществом, т.е. группировкой определённых растений.Например, листопадные леса  образованыразличными  породами лиственных деревьеви асоциированые с ними травянистыми видами. Для каждого такого обществахарактерен определённый набор животных, которые зависят от какого-либо растенияили нескольких растений, эти животные могут также зависеть от других животных.Таким образом, уничтожая один вид, мы приводим к уничтожению другого вида, а вконечном итоге и среды их обитания. Следует, однако, отметить, что мелкиеживотные (мыши, птицы, земляные черви, насекомые т.д.) во всех экосистемах  гораздо многочисление и их суммарный живойвес (биомасса) намного больше чем у других. Наконец с любой экосистемой связанещё определённый набор микробов.

Экосистемы неизолируются, друг от друга между ними существуют так называемые переходныезоны. В этих зонах можно встретить виды характерные, и для первой, и для второйэкосистем.

Переходнаязона нередко представляет собой особое местообитание со своимиспециализируемыми видами. Поэтому её можно рассматривать как отдельнуюэкосистему.

Итак, речьидёт об определённых группировках растений, животных и микробов,взаимодействующих друг с другом и с окружающей средой. Мы знаем, что такиегруппировки  существовали задолго допоявления человека и при отсутствии нарушений с его стороны могут сохранятьсянеопределённо долго. Каждая из них вместе со своей средой и есть экосистема.Очень крупные наземные экосистемы типа перечисленных выше называются биомами.

Структура экосистем Познакомимся со структурой экосистем, т.е. с ихсоставляющими частями и путями взаимодействия последних, обеспечивающимисохранения единого целого. В каждой экосистеме два основных компонента:организмы. С одной стороны, и факторы окружающей их среды неживой среды — сдругой. Всю совокупность организмов (растений, животных, микробов) называютбиотой экосистемы. Пути взаимодействия разных категорий организмов – это еёбиотическая структура; неживые факторы окружающей среды называют абиотическими.Биотическая структураКатегории организмов

Несмотря на громадноеразнообразие экосистем – от дождевых тропических лесов до пустынь, всем им, помнению экологов, свойственна примерно одинаковая биотическая структура. Другимисловами, все они включают одни и те же основные категории организмов взаимодействующихдруг с другом стереотипным образом. Эти категории следующие: продуценты, консументы детридофаги и редуценты

.Продуценты – это восновном зелёные растения, осуществляющие фотосинтез, т.е. процесс превращенияводы и двуокиси углерода в сахара с выделением в качестве побочного эффектакислорода, для чего необходима световая энергия солнца. Из сахаров иминеральных элементов питания (биогенов), получаемых из почвы или воды. Далее следует рисунок:

Молекула. С помощью, которойони улавливают световую энергию необходимую для фотосинтеза зелёный пигментхлорофилл. Таким образом, в большинстве случаев консументы можно узнать похарактерной зелёной окраске. Консументы очень разнообразны – это имикроскопические одноклеточные водоросли, и средние по величине злаки икактусы, и гигантские деревья. Итак, Для каждой крупной экосистемы характернысвои специфические зелёные растения, осуществляющие фотосинтез.

Все живыеорганизмы экосистемы и биосферы в целом можно подразделить на фотосинтезирующиепродуценты и все остальные – консументы.

Консументы – это самые разнообразные организмы отмикроскопических бактерий до громадных синих китов. К ним относятся такиепохожие друг на друга существа, как черви, рыбы, моллюски, насекомые и т.д. Сточки зрения экосистем их можно подразделить на ряд подгрупп в соответствии сразличиями в источниках пищи.

Животные,питающиеся, непосредственно продуцентами называются первичными консументами. Ихсамих употребляют в пищу вторичные консументы. Например: кролик ест морковку, алиса охотится за ним. Бывают консументы третичные и более высоких порядков.

Первичные консументы называют растительноядными или фитофагами.Консументы второго и более высоких порядков – плотоядными. Виды, которые едят,как и продуценты, так и консументы – всеядными.

Если одноживотное охотится на другое и в конечном итоге съедает его, то первое животноеназывают хищником, а второе – жертвой. При этом говорят, что между нимисуществует связь хищник-жертва.

Ещё однаважная группа консументов – паразиты. Т.е. организмы, тесно связаны со своими«жертвами» и питаются ими в течении длительного времени, но, как правило. Неубивают свою жертву, хотя и причиняя ей вред. Растение или животное,выступающее в этом случае, называется хозяином. Между хозяином и жертвой существуетсвязь хозяин- паразит.

Детритофаги и редуценты. Мёртвые растительные и животныеостанки, например опавшие листья. Называются детритом. Существует множествовидов, специализирующимися на поедании детритов. Их называют дертритофагами.(грифы, земляные черви, некоторые грибы и бактерии)

Абиотические факторы

Организмы – это лиш однасоставляющая экосистемы; вторая – это окружающая их среда. Химические ифизические факторы среды называют абиотическими.

степень присутствия илиотсутствия каждого из них существенно отражаются на жизнеспособностиорганизмов, но не одинаково в случае разных видов. Это сильно влияет наэкосистему в целом.

Оптимум стрессовые зоны пределыустойчивости

Для разных видов условия, вкоторых они себя хорошо чувствуют, не одинаковы. Например, некоторые растенияпредпочитают очень влажную почву, другие – относительно сухую. В лабораторныхэкспериментах эти различая проявляются особенно чётко.

Растениявыращивают в нескольких камерах, где контролируется все абиотические факторы;при этом один из них, например, температуру можно по определённой схемеизменять, остовляя все прочие на постоянном уровне. Очевидно, что такого родаэксперимент проводится для того, чтобы отделить температуру от прочих факторов.Результаты показывают, по мере повышения температуры от некой точки, прикоторой рост вообще невозможен, растение развивается всё лучше и лучше, покаинтенсивность роста не достигнет своей максимальной уровня. Затем придальнейшем повышении температуры растение будет чувствовать себя всё хуже ихуже, пока не погибнет. Графически это выглядит так:

Точка, прикоторой наблюдается максимальный рост, называется оптимумом. Как правило, этонекий диапазон температур, составляющий несколько градусов, поэтому лучшеговорить о зоне оптимума. Весь диапазон температур от минимальной домаксимальной, при которых ещё возможен рост называется диапазоном устойчивости.Точки, ограничивающие его, т.е. максимальная и минимальная пригодные для жизнитемпературы, — приделы устойчивости. Между зоной оптимума и пределамиустойчивости по мере приближения к последним растение испытывает всёнарастающий стресс, т.е. речь идёт об стрессовых зонах в рамках диапазонаустойчивости.

Сходныеэксперименты можно провести и для проверки влияния других факторов, причемрезультаты графически всегда будут соответствовать кривой такого же типа.Естественно, не для каждого вида выяснялось воздействие всех возможныхабиотических факторов, однако повторяемость наблюдаемых тенденций позволяютзаключить, что речь идёт о фундаментальном биологическом принципе. Длякаждого вида (растений и животных) существуют оптимум, стрессовые зоны иприделы устойчивости в отношении каждого средового фактора.

Кроме того,подобные эксперименты демонстрируют, что виды могут существенно различаться сточки зрения оптимальных условий и приделов устойчивости

Биотическиефакторы

В роли лимитирующих факторов вживой природе часто выступают и биотические факторы, т.е. воздействие однихвидов на другие. Так при годовой суме осадков свыше 750 мм условия для развитиязлаковников вполне благоприятные. Однако такая же влажность способствует ростудеревьев, затеняющих злаки, что приводит к гибели последних. Таким образом,фактор, препятствующий развитию злаковников на влажных территориях –биотический, а именно конкуренция с более высокими растениями.

Физические барьеры

Ещё один фактор, препятствующийпроникновению видов из одной экосистемы в другие – это физические барьеры,которые тот или иной вид преодолеть не в состоянии, например, моря, пустыни,горные хребты. Поэтому экосистемы, развивающиеся на разных континентах или надалёких от них островах в сходных абиотических условиях, могут сильноразличаться в видовом составе. Если же какому-то виду удастся преодолетьфизический барьер, то это приведёт к существенным изменениям, а то и кразрушению сложившихся пищевых цепей.

Охрана экосистем

Среда обитаниячеловека в опасности!

Отпромышленного загрязнения страдают растения, животные и сами люди. Огромныеплощади некогда плодородных земель превращаются из-за эрозии, истощения водныхресурсов, засоления, отравления ядохимикатами.

Многое извышеперечисленного происходит по вине человека. Для того, чтобы уменьшитьнегативное влияние человека на экосистемы и биосферу в целом и существуетэкологическое законодательство.