2. Экосистема, составляющие экосистемы. Классификация экосистем по источникам энергии, примеры и характеристика различных типов экосистем. Особенности города как экосистемы.

Основная структурная единица в экологии — экосистема.

Экосистема — совокупность различных видов организмов и среды их обитания, находящихся во взаимосвязи друг с другом.

Любая экосистема включает в себя две главные составляющие:

а) биоценоз — совокупность живых организмов;

б) экотоп — совокупность абиотических факторов места обитания.

Экосистемы характеризуются потоком энергии, круговоротом ве­ществ и развитыми информационными связями (потоки физических и химиче­ских сигналов).

По способу получения энергии живые организмы, входящие в состав биоценоза, делятся на:

• продуценты, которые способны из простых неорганических соедине­ний (СО₂, H₂O) и минеральных биогенов синтезировать сложные органические соединения;

• консументы (первого, второго и т. д. порядков), использующие в ка­честве источника вещества и энергии готовые органические соединения;

• редуценты, питающиеся органическим веществом и при этом разла­гающие его до простых неорганических соединений.

Сообщество организмов, использующих одну и ту же форму энергии (лучистую, или энергию в форме эквивалентного количества вещества), на­зывается трофическим уровнем. Перенос энергии в виде эквивалентного ей количества вещества от одного вида организмов к другим называют пищевой цепью. Функционирование пищевых цепей имеет свои особен­ности. Среди них наибольшее значение с точки зрения медицинской эколо­гии имеют:

1. принцип концентрирования токсических веществ в трофической цепи;

2. принцип прогрессивного уменьшения биомассы и доступной энер­гии при движении вещества по пищевой цепи — чем длиннее пищевая цепь, тем меньше вещества на выходе можно получить.

Каждое звено уменьшает количество доступной энергии и увеличи­вает количество ксенобиотиков примерно на порядок.

В зависимости от источника энергии выделяют 4 типа экосистем:

Природные, субсидируемые только солнечной энергией. К ним отно­сятся океаны, занимающие огромные площади и являются гомеоста­том Земли.

Природные, субсидируемые не только Солнцем, но и другими допол­нительными природными источниками энергии (приливы, течения). К ним относятся экосистемы мелководий, тропические леса.

Природные, дополнительно субсидируемые человеком. К ним отно­сятся агроэкосистемы. Для них характерно преобладание искусственного отбора над естественным и обедненный видовой состав (высевание сель­скохозяйственных культур с заданными свойствами); ежегодное изъятие из круговорота веществ биогенных элементов в виде урожая сельскохозяйст­венной продукции; неустойчивость и зависимость от регулярного внесения в почву органических и неорганических удобрений с целью сохранения экологического равновесия; зависимость от дополнительного орошения и использования гербецидов.

Индустриально-городские, субсидируемые сжиганием ископаемого топлива. Они характеризуются:

• интенсивным расходом энергии на единицу площади (в городе расхо­дуется около 87 млн. ккал на человека в год) и большими потребно­стями поступления веществ извне (продукты питания, питьевая вода);

• способностью к разрушению и деградации окружающих естествен­ных экосистем (эрозии почв, эвтрофикации водоемов);

• мощным и более ядовитым потоком отходов.

В силу этих и других причин нагрузки, которые испытывает популя­ция городского населения, во много раз превышают те, которым подверга­ется коренное население естественных экосистем. В городах повышен уро­вень заболеваемости населения. Особенности заболеваемости связаны с тем, что:

1. городское население подвергается более мощному экологическому и психоэмоциональному стрессу на фоне десинхронизации биологических ритмов;

2. деформированность видимой среды сопровождается нарушениями движения глаз, ухудшением самочувствия и возникновением ощущения дискомфорта;

3. повышенная интенсивность шума нарушает равновесие возбудитель­ных и тормозных процессов в ЦНС, приводит к снижению внимания и работоспособности, и к переутомлению.

4. тесный контакт людей приводит к изменению инфекционной заболе­ваемости и росту вирусных и внутрибольничных инфекций.

3. Видимый свет: определение понятия, характеристика. Биологические часы, механизм регуляции суточного цикла. «Сезонное эмоциональное заболевание». Вся энергия, получаемая поверхностью Земли, исходит от Солнца. У поверхности земли ультрафиолетовая часть состав­ляет - 7% (100-400 нм), видимая - 48% (400-760нм) и инфра­красная часть — 45% (760нм – 2мкм). Видимый свет. Освещенность Недостаточная освещенность приводит к так называемой «зимней депрессии», что особенно характерно для женщин. Ос­новные признаки «зимней депрессии» (сезонного эмоциональ­ного заболевания): депрессия, снижение работоспособности, увеличенная потребность в углеводах и увеличение веса, труд­ности с пробуждением, уменьшение социальных контактов. Реализация действия видимой части спектра на организм человека происходит путем модуляции активности циркадных циклов или биологических часов, что осуществляется за счет изменений уровня мелатонина (синтезируется в эпифизе из триптофана). Максимальные уровни мелатонина обнаружива­ются в крови людей в период между 23 и 5 часами утра. Мела­тонин тормозит выработку тропных гормонов гипофиза, что сказывается на таких функциях как частота дыхания, давление крови, температура, сон, половые функции, обмен воды, жиров, других метаболических процессах. Зимняя депрессия этиотропно лечится только светом (све­тотерапия в утренние часы с интенсивностью в 10000 люкс 15 минут).