Основные понятия и задачи экологии

Экология — это наука, изучающая закономерности взаимодействия организмов и среды их обитания, законы развития и существования биогеоценозов, как комплексов взаимодействующих живых и неживых компонентов в различных участках биосферы.

Экологические закономерности проявляются на уровне особи, популяции особей, биоценоза, биогеоценоза. Предметом экологии, таким образом, являются физиология и поведение отдельных организмов в естественных условиях обитания (аутоэкология), рождаемость, смертность, миграции, внутривидовые отношения, межвидовые отношения, потоки энергии и круговороты веществ (синэкология).
Одним из важнейших понятий экологии является среда обитания. Среда—это совокупность факторов и элементов, воздействующих на организм в месте его обитания.
Экологический фактор — это элемент среды, оказывающий прямое влияние на живой организм, хотя бы на одной из стадий индивидуального развития. Все экологические факторы условно делятся на биотические, абиотические и антропогенные. Биотические факторы — это все возможные влияния, которые испытывает живой организм со стороны окружающих его живых существ. Абиотические — это все влияющие на организм элементы неживой природы (температура, свет, влажность, состав воздуха, воды, почвы и т. д.). Антропогенные — это факторы, связанные с воздействием человека на природную среду.
Согласно другой классификации различают первичные и вторичные периодические и непериодические факторы. К первичным относят температуру, изменения положения Земли по отношению к Солнцу, благодаря которым в эволюции возникла суточная, сезонная, годичная периодичность многих биологических процессов. Вторичные периоди

ческие факторы являются производными первичных, например, уровень влажности зависит от температуры, поэтому в холодных областях планеты воздух содержит меньше водяных паров; непериодические факторы действуют на организм или популяцию внезапно, эпизодически. К ним относят стихийные силы природы — извержение вулканов, ураган, удар молнии, наводнение и др.
Любая особь, популяция, сообщество испытывают на себе действие многих факторов, но лишь некоторые из них являются жизненно важными. Такие факторы называются лимитирующими или ограничивающими. Отсутствие этих факторов или их концентрация выше или ниже критических уровней делает невозможным освоение среды особями определенного вида. В соответствии с этим, для каждою биологического вида существует оптимум фактора (величина, наиболее благоприятная для развития и существования) и пределы выносливости. Виды, переживающие значительные отклонения факторов от оптимальной величины, называются широкоприспособленными или эвритопными. Виды, способные пережить лишь незначительные отклонения экологических факторов от оптимальной величины, называются узкоприспособленными или стенотопными. Способность видов осваивать разные среды обитания характеризуется величиной экологической валентности. Для большинства видов экологический оптимум ограничен. Сохранение должного уровня биологической активности, несмотря на колебания интенсивности экологических факторов, обеспечивается гомеостатическими механизмами на уровне особи или популяции.

Как уже указывалось, экологические закономерности просматриваются на уровне особи, популяции особей, биоценоза (сообщества), биогеоценоза.
Биогеоценоз — это исторически сложившееся динамическое, устойчивое сообщество растений, животных, микроорганизмов, находящееся в постоянном взаимодействии и непосредственном контакте с компонентами атмосферы, гидросферы и литосферы. Биогеоценоз состоит из биотической (биоценоз) части и абиотической (экотоп), которые связаны непрерывным обменом веществ и представляют собой открытую систему (рис. 4).
Основной функцией биогеоценоза является обеспечение круговорота веществ и потоков энергии.
Биотическая часть биогеоценоза представлена биоценозом. Любой биоценоз представляет собой самоподдерживающуюся, саморегулирующуюся совокупность живых организмов, состоящую из определенного комплекса видов, в которой осуществляется круговорот веществ и энергии. Организмы в биоценозе образуют сообщества, которые отличаются тесной зависимостью друг от друга, чаще всего на основе пищевых связей, как средства получения энергии для жизни.
В основе пищевых (трофических) связей лежит наличие двух основных типов питания.

Аутотро- фы извлекают необходимые для жизни химические вещества из окружающей среды и при помощи солнечной энергии превращают их в органическое вещество. Гетеротрофы разлагают органическое вещество до углекислого газа, воды, минеральных солей и возвращают их в окружающую среду. Этим

Солнечная энергия, минеральные в- ва почвы, газы атмосферы, вода

Рис. 4. Схема круговорота энергии и веществ в биогеоценозе [7]

обеспечивается круговорот веществ, который возник в процессе эволюции как необходимое условие существования жизни. При этом световая энергия Солнца трансформируется организмами в другие формы энергии — химическую, механическую, тепловую. Определенная часть энергии Солнца рассеивается в виде тепла. Деятельность и взаимоотношения всех живых существ в природе основываются на односторонне направленном потоке энергии и круговороте веществ.
Сообщество живых существ (биоценоз) вместе с его физической средой обитания, состоящей из набора неорганических веществ (биотоп) составляют экосистему. Биогеоценоз является элементарной природной экосистемой. Совокупность всех экосистем Земли называется биосферой.
В структуре любого биогеоценоза различают следующие обязательные компоненты: 1) абиотические вещества среды; 2) аутотрофные организмы — продуценты биотических органических веществ; 3) гетеротрофные организмы — консументы (потребители) готовых органических веществ первого и следующих порядков (растительноядные и плотоядные животные); 4) детритоядные организмы деструкторы, разрушающие органическое вещество до простых минеральных соединений (микроорганизмы).
Важная роль в экономике биогеоценоза принадлежит цепям питания, которые составляют трофическую структуру и по которым осуществляется перенос энергии и круговорот веществ. Первичным источником энергии в цепи питания является солнечное излучение, энергия которого составляет 4,6 • 1026Дж/с. Поверхности Земли достигает 1/2000000 часть этого количества энергии, из ко торых около 1—2% ассимилируется растениями. 30—70% поглощенной энергии используется растения для обеспечения собственной жизнедеятельности и синтеза органических веществ. Энергия, накопленная в растительной биомассе, составляет чистую первичную продукцию биогеоценоза. Фитобиомасса используется в качестве источника энергии и материала для создания биомассы потребителей первого порядка и далее по пищевой цепи. Обычно продуктивность последующего трофического уровня составляет не более 5—20% предыдущего. В целом, если суммарная биомасса всех организмов, обитающих на суше составляет примерно 3 • 1012 т, то на зообиомассу приходится лишь 1—3% этого количества, а масса живого вещества, приходящегося на людей, составляет около 0,0002% от суммарной массы живого вещества планеты. Это связано с тем, что объем энергии, необходимый для обеспечения жизнедеятельности увеличивается с повышением уровня морфофункциональной организации. Прогрессивное снижение ассимилированной энергии в цепях питания отражается в структуре экологических пирамид (рис. 5).
Так как даже в наиболее продуктивных сообществах в реакциях фотосинтеза используется всего 1—2% солнечной энергии, то они не дают достаточно продукции, чтобы прокормить растущее человечество. Обратные соотношения — относительно ма-
Ткани человека 34,75*103 Дж
Телята 4,98» 106 Дж
Люиерна 6,24 • 107 Дж
Использованная солнечная энергия 26,4»109 Дж
Рис. 5. Экологическая пирамида. Расчеты выполнены исходя из допущения, что человек потребляет в пищу только телятину, а телята — только люцерну [7]

лая биомасса и высокая первичная продуктивность свойственны агробиоценозам, которые являются экономически выгодными. Однако без постоянного ухода и зашиты со стороны человека они быстро сменяются малопродуктивными природными биогеоценозами.
Первичной ареной развития живого вещества на Земле была протобиосфера, охватывающая поверхностные слои гидросферы, часть литосферы. В ходе эволюции поверхность Земли приобрела главные черты своего современного биогеохимическою облика, древняя протобиосфера постепенно сменилась современной биосферой.

<< | >>

↑

Источник: Хван Т.А., Хван П.А.. Безопасность жизнедеятельности. Серия «Высшее образование». Ростов н/Д: «Феникс». — 416 с.. 2004

Еще по теме Основные понятия и задачи экологии:

- Основы БЖД - Пожарная безопасность - Чрезвычайные ситуации - Школа выживания -