- •1. Предмет и задачи экологии
- •1.1 История развития экологии как науки.
- •1.2 Предмет, структура и задачи экологии
- •Смертность – гибель особей в популяции.
- •2. Биосфера. Учение вернадского
- •2.1. Понятие о биосфере
- •2.2. Структура биосферы.
- •2.3. Этапы развития биосферы. Ноосфера
- •2.4. Биогеохимические циклы
- •3. Экологическая система
- •3.1 Структура и свойства экосистемы
- •3.2 Пищевые цепи. Трофические уровни
- •3.3. Энергетика и продукция экосистемы
- •3.4. Динамические процессы в экосистеме
- •3.4. Примеры экосистем
- •4.Экологические факторы
- •4.1. Классификация экологических факторов.
- •4.2 Абиотические факторы.
- •Абиотические факторы почвенного покрова
- •4.3 Биотические факторы
- •4.4 Экологическая пластичность. Понятие о лимитирующем факторе
- •5. Влияние загрязнения на здоровье человека
- •5.1 Характер воздействия загрязнения на здоровье человека:
- •5.2 Эколого-зависимые заболевания
- •5.3 Действие основных загрязняющих веществ на организм человека
- •5.4 Влияние вредных производственных факторов (шум, вибрация, ультразвук) на здоровье человека
- •6. Глобальные проблемы окружающей среды
- •7. Рациональное использование природных ресурсов
- •7.1 Классификация природных ресурсов
- •7.2 Рациональное природопользование
- •7.3 Стратегия устойчивого развития
3.3. Энергетика и продукция экосистемы
Основным (и практически единственным) источником энергии в экосистеме является солнечный свет. Схема потоков веществ и энергии в экосистеме представлена на рис. 3.5.
Рис.3.4. Схема потоков веществ и энергии в экосистеме.
Поток энергии направлен в одну сторону, часть поступающей солнечной энергии преобразуется сообществом и переходит на качественно более новую ступень, трансформируясь в органическое вещество, представляющее собой более концентрированную форму энергии, чем солнечный свет, но большая часть энергии деградирует, проходит через систему покидает её в виде низкокачественной тепловой энергии (тепловой сток). Следует отметить, что только незначительная часть поступающей на поверхность земли энергии усваивается автотрофными организмами, большая часть (до 98%) рассеивается в виде тепловой энергии.
Энергия может накапливаться, затем снова высвобождаться или экспортироваться, но её нельзя использовать вторично. В отличие от энергии, элементы питания, в том числе биогенные элементы, необходимые для жизни (углерод, азот, фосфор и т.д.), и вода могут использоваться многократно. Эффективность повторного использования и размеры импорта и экспорта элементов питания сильно варьируют в зависимости от типа экосистемы.
Трофическая цепь в биогеоценозе есть одновременно цепь энергетическая, т. е. последовательный упорядоченный поток передачи энергии Солнца от продуцентов ко всем остальным звеньям (рис. 3.5).
Рис.3.5 Схема распределения энергии в экосистеме
Организмы-потребители (консументы), питаясь органическим веществом продуцентов, получают от них энергию, частично идущую на построение собственного органического вещества и связывающуюся в молекулах соответствующих химических соединений, а частично расходующуюся на дыхание, теплоотдачу, выполнение движений в процессе поиска пищи, ускользания от врагов и т. п.
Таким образом, в экосистеме имеет место непрерывный поток энергии, заключающийся в передаче ее от одного пищевого уровня к другому. В силу второго закона термодинамики этот процесс связан с рассеиванием энергии на каждом последующем звене, т. е. с ее потерями и возрастанием энтропии. Понятно, что это рассеивание все время компенсируется поступлением энергии от Солнца.
В процессе жизнедеятельности сообщества создается и расходуется органическое вещество. Это значит, что каждая экологическая система обладает определенной продуктивностью.
Продуктивность экологической системы - это скорость, с которой продуценты усваивают лучистую энергию в процессе фотосинтеза и хемосинтеза, образуя органическое вещество, которое может быть использовано в качестве пищи.
Различают разные уровня продуцирования органического вещества: первичная продукция, создаваемая продуцентами в единицу времени, и вторичная продукция - прирост за единицу времени массы консументов. Первичная продукция подразделяется на валовую и чистую продукцию. Валовая первичная продукция - это общая масса валового органического вещества, создаваемая растением в единицу времени при данной скорости фотосинтеза, включая и траты растения на дыхание - от 40 до 70% от валовой продукции. Та часть валовой продукции, которая не израсходована «на дыхание», называется чистой первичной продукцией, представляет собой величину прироста растений и именно эта продукция потребляется консументами и редуцентами. Вторичная продукция не делится уже на валовую и чистую, так как консументы и редуценты, т.е. все гетеротрофы, увеличивают свою массу за счет первичной ранее созданной продукции.
Все живые компоненты экосистемы составляют общую биомассу сообщества в целом или тех или иных групп организмов. Ее выражают в г/см3 в сыром или сухом виде, или в энергетических единицах - в калориях, джоулях и т.п. Если скорость изъятия биомассы консументами отстает от скорости прироста растений, то это ведет к постепенному приросту биомассы продуцентов и к избытку мертвого органического вещества. Последнее приводит к заторфовыванию болот и зарастанию мелких водоемов. В стабильных сообществах практически вся продукция тратится в трофических сетях, и биомасса остается практически постоянной.