- •Раздел II. Экологические системы
- •Тема 2. Понятия об экосистемах
- •2.1. Общая характеристика экосистемы
- •2.2. Состав экосистемы
- •2.3.Условия функционирования экосистемы
- •Э к о с и с т е м а
- •2.4. Роль структурных элементов экосистемы в ее функционировании
- •2.5. Глобальная продукция и распад
- •2.6.Примеры экосистем
- •2.7. Классификация экосистем
- •Тема 3. Энергия в экосистемах
- •3.1. Бюджет солнечной энергии в экосистеме
- •3.2. Энергетическая характеристика среды
- •Отражение 30,0
- •3.3. Пищевые цепи
- •3.4. Биологическая продуктивность экосистемы
- •Тема 4. Биогеохимические циклы
- •4.1 Структура и основные типы биогеохимических циклов
- •4.2 Биогенная миграция химических элементов и биогеохимические принципы
- •4.3 Круговороты азота, фосфора и серы
- •4.4 Глобальные круговороты углерода и воды
- •4.5 Осадочный цикл
- •Годовой вынос осадочного материала в океаны (по ю. Одуму, 1986)
- •4.6 Круговорот второстепенных элементов и пестицидов
- •4.7 Пути возвращения веществ в круговорот
- •Тема 5. Понятие о биосфере
- •Характеристика и состав биосферы
- •В. И. Вернадский о биосфере и “живом веществе”
- •Возникновение и эволюция биосферы
- •Биосфера и человек. Ноосфера
- •Тема 6. Ресурсы и факторы среды обитания
- •Краткий обзор важнейших факторов среды обитания
- •Физические факторы
- •Антропогенные факторы
- •Тема 7. Влияние хозяйственной деятельности человека
- •7.1 Исторический обзор “покорения”
- •Параметры состояния природной среды
- •7.3 Нарушение круговорота воды и опустынивание
- •7.6 Изменение потоков энергии в биосфере
Отражение 30,0
Прямое превращение в тепло 46,0
Испарение, осадки 23,0
Ветер, волны, течения 0,2
Фотосинтез 0,8
Энергия приливов составляет около 0,0017% солнечной энергии, тепло Земли – около 0,5%.
Особенно важное значение имеет так называемая чистая радиация на поверхности Земли – разность между суммарным потоком лучистой энергии и отраженной поверхностью Земли. Годовая чистая радиация между 40’ северной широты и 40’ южной широты составляет над океанами 1млн ккал/кв.м в год, а над континентами – 0,6 млн ккал/кв.м в год. Такое огромное количество энергии расходуется на испарение воды, образование тепловых потоков воздуха и рассеивается в виде тепла в мировое пространство. Можно сказать, что в целом Земля находится в состоянии приблизительного энергетического равновесия. Поэтому любой процесс, замедляющий выход световой энергии в космос, приводит к повышению температуры в биосфере.
Из всего количества солнечной энергии, поступающей в биосферу, примерно 70% преобразуется в тепло и затрачивается на испарение и другие процессы и только около 1% переходит непосредственно в пищу и другую биомассу. Не следует считать, что большая часть энергии теряется зря: она поддерживает определенные температурные условия на нашей планете, приводит в действие системы погоды и круговорот воды, необходимые для жизни. Энергия приливов и внутреннего тепла Земли в отдельных регионах может быть полезна, однако в тепловом балансе она невелика. Много тепловой энергии сосредоточено глубоко в недрах Земли, но она почти недоступна и потому практически не используется.
3.3. Пищевые цепи
Пищевая цепь - перенос энергии от ее источника (автотрофы или растения) через ряд организмов путем поедания одних другими. Пищевые цепи можно разделить на два основных вида.
Пастбищная пищевая цепь начинается с зеленого растения и тянется к пасущимся растительноядным животным и хищникам. В такой цепи при переносе большая часть (80-90%) потенциальной энергии теряется, переходя в тепло.
Детритная цепь – перенос энергии от мертвого органического вещества к микроорганизмам, а затем к детритофагам и к их хищникам.
В экосистемах пищевые цепи не изолированы одна от другой, а тесно переплетены, образуя пищевые сети. В сложных природных сообществах организмы, получающие энергию от Солнца через одинаковое число ступенек, относятся к одному и тому же трофическому уровню. Например, зеленые растения занимают первый трофический уровень (уровень продуцентов), травоядные – второй уровень (уровень первичных консументов), первичные хищники, поедающие травоядных – третий (уровень вторичных консументов), а вторичные хищники – четвертый (уровень третичных консументов).
Популяции одного и того же вида могут занимать один или несколько трофических уровней в зависимости от источников, которые они используют. Например, человек использует в пищу мясо животных, которые едят траву, улавливающую энергию Солнца. В этом случае – вторичный консумент на третьем трофическом уровне. Пищевая цепь может быть и более короткой, если человек питается исключительно растительной пищей. В случае смешанного питания (смесь растительной и животной пищи) он одновременно является первичным и вторичным консументом. При таком типе питания поток энергии разделяется между двумя или несколькими трофическими уровнями в пропорции, соответствующей долям растительной и животной пище в рационе.
При каждом переносе энергии в жизненной цепи значительная ее часть теряется, следовательно, число консументов, которые могут прожить при данном выходе первичной продукции, зависит от длины цепи.