- •1.1.Общая характеристика организмов – объектов биотехнологии
- •Эукариоты. Грибы
- •2.1 Бактериальные удобрения на основе клубеньковых бактерий, нитрагин и ризоторфин
- •3.2 Функционирование экосистем. Устойчивость экосистем и
- •1. Функционирование экосистем
- •1.1. Перенос энергии и вещества по пищевым цепям
- •2. Стабильность и устойчивость экосистем
- •3. Самоочищающая способность экосистем
- •4.1 Генетическая рекомбинация микроорганизмов: трансформация, трансдукция и конъюгация.
- •4.2 Основные элементы экологического мониторинга экосистем
- •5.1 Плазмиды: общая характеристика, способы репликации, типы, значение для биотехнологии
- •5.2 Антропогенные факторы и источники загрязнения Классификации экологических факторов По характеру воздействия
- •По происхождению
- •6.2 Органические загрязнители
- •Бензол и его ближайшие гомологи.
- •7.2 Тяжелые и токсические металлы Цинк.
- •Алюминий.
- •Никель.
- •Марганец.
- •Железо.
- •8.2 Биотрансформация металлов. Биотехнология очистки вод от тяжелых и токсичных металлов
- •8.1 Показатели загрязненности сточных вод: хпк и бпк. Общая характеристика биотехнологических способов обработки стоков. Преимущества биотехнологического метода
- •10.1 Биогаз. Конструкция метанотенка
- •11.1 Биодеградация ксенобиотиков в окружающей среде. Биотрансформация и биодоступность ксенобиотиков. Микроорганизмы-деструкторы. Факторы окружающей среды в процессе деградации ксенобиотиков.
- •11.2 Задачи биотехнологии в решении проблем защиты и восстановления
- •12.1 Биоэмульгаторы: строение, свойства, классификация и применение
- •12.2 Биотехнология преобразования солнечной энергии. Фотопроизводство
- •13.1 Получение экологически чистой энергии. Производство этанола
- •13.2 Последние достижения биотехнологии на стыке с микробиологией, клеточной и генной инженерией, медициной и фармакологией
- •14.2 Биогаз. Конструкция метанотенка
2. Стабильность и устойчивость экосистем
Под стабильностью природной биосистемы (популяции или биоценоза) понимается их способность на протяжении многих поколений непрерывно сохранять естественные (эволюционно выработанные) структуру и функции в динамическом равновесии с изменениями внешней среды и самовосстанавливаться после нарушений структуры, обусловленных внешними воздействиями.
Способность популяции или экосистем поддерживать стабильность в изменяющихся условиях среды называется гомеостазом. Важнейшим механизмом гомеостаза является обратная связь.
Механизмы гомеостаза функционируют в определенных границах изменения внешних воздействий, при превышении которых может наступить гибель экосистемы. Так, повышение урожайности в сельском хозяйстве часто связывают с количеством вносимых удобрений. Однако при чрезмерном внесении удобрений система гомеостаза выходит за предел действия отрицательной обратной связи, и в агроценозе начинаются необратимые разрушительные изменения.
Устойчивость экосистем означает ее способность возвращаться в исходное состояние после того, как система была выведена из состояния равновесия. Чем сложнее экосистемы, тем сильнее в них тенденция к устойчивости, т.е. ко все большей независимости от внешних воздействий.
Под устойчивым равновесием понимается способность саморегулируемой системы возвращаться в исходное состояние по крайней мере после небольшого отклонения. Саморегулируемые системы можно характеризовать устойчивым подвижным равновесием и неустойчивым равновесием.
1. Устойчивое подвижное равновесие - старые соотношения возобновляются относительно быстро. Длительность подобного возобновления зависит от масштаба нарушений и конкретных свойств системы.
2. Неустойчивое равновесие - даже при небольших нарушениях существующих соотношений в природных системах начинает быстро и необратимо развиваться ряд изменений. Неустойчивые природные системы требуется непрерывно и активно регулировать.
Выделяют два типа устойчивости: резистентную устойчивость - способность оставаться в устойчивом состоянии под нагрузкой и упругую устойчивость - способность быстро восстанавливаться. Их связывает обратная зависимость (рис. 4).
Степень отклонения системы от равновесия после возмущения определяет относительную резистентную устойчивость системы. Чем больше отклонение от равновесия, тем меньше резистентная устойчивость.
Время, необходимое для восстановления нормального состояния, определяется как относительная упругость системы. Чем больше время, тем меньше относительная упругость.
Различают три степени отклонения экосистем от равновесия под действием внешних факторов:
• стресс - состав биологического сообщества практически не изменяется,
структура же изменяется значительно, происходит перераспределение
видов по степени доминирования;
• резистентное состояние - резко снижается видовое разнообразие и
меняется состав сообщества, развиваются устойчивые к действию
внешнего фактора популяции; для этого состояния характерна стабильность
общей биомассы организмов сообщества;
• репрессия - полное подавление развития организмов.
Пределы устойчивости экосистемы определяют максимальные нагрузки на нее, при превышении которых экосистема разрушается (экологическая катастрофа).