Онлайн-урок №28 "Екосистеми. Біосфера. Охорона видового різноманіття організмів"

Экосистема (экологическая система) – основная функциональная единица экологии, представляющая собой единство живых организмов и среды их обитания, организованное потоками энергии и биологическим круговоротом веществ. Это фундаментальная общность живого и среды его обитания, любая совокупность совместно обитающих живых организмов и условий их существования.
Биом – природная зона или область с определенными климатическими условиями и соответствующим набором доминирующих видов растений и животных; единица классификации биосистем.
Биогеоценоз – участок земной поверхности с однородными природными явлениями. Составными частями биогеоценоза являются климатоп, эдафотоп, гидротоп (биотоп), а также фитоценоз, зооценоз и микробоценоз (биоценоз). В биогеоценозе выделяют два блока: экотоп – совокупность условий абиотической среды и биоценоз – совокупность всех живых организмов.
Экологические группы организмов:
1. Продуцентами выступают автотрофные организмы, способные строить свои тела за счет неорганических соединений.
2. Консументы – гетеротрофные организмы, потребляющие органическое вещество продуцентов или других консументов и трансформирующие его в новые формы.
3. Редуценты живут за счет мертвого органического вещества, переводя его вновь в неорганические соединения. Как и консументы, и сами продуценты выступают частично в роли редуцентов в течение жизни, выделяя в окружающую среду минеральные продукты обмена веществ.
Трофическая (пищевая) цепь – путь переноса органического вещества и содержащейся в нем энергии от его первых получателей (автотрофов) через ряд поедающих друг друга организмов. Все трофические цепи, проходящие в рамках той или иной экосистемы, образуют ее трофическую сеть.

  Пищевые цепи разделяют на два основных типа – пастбищные (цепи выедания) и детритные (цепи разложения). Пастбищные цепи начинаются с зеленого растения и ведут к организмам, поедающих эти растения – пасущимся растительноядным животным, а затем к хищникам, питающимся растительноядными животными, или к паразитам. Детритные цепи начинаются от органического вещества отмерших организмов или их частей и далее ведут к организмам, питающимся этим разлагающимся («мертвым») органическим веществом (детритофагам) и их консументам (хищникам).
Трофический уровень – совокупность организмов сообщества, получающих энергию солнца после одинакового количества преобразований. Первым трофическим уровнем является уровень продуцентов. Продуцентов поедают консументы I уровня, тех – консументы II уровня и так далее.

Правило экологической пирамиды (правило 10%): с одного трофического уровня через пищевые цепи на другой трофический уровень переходит в среднем около 10 % поступившей на предыдущий уровень экологической пирамиды энергии. Остальная ее часть теряется в виде теплового излучения. Организмы в результате процессов обмена теряют в каждом звене пищевой цепи около 90 % всей энергии, которая расходуется на поддержание их жизнедеятельности
Типы экологических пирамид
 Основанием экологической пирамиды служит первый трофический уровень – уровень продуцентов, а последующие уровни образуют консументы различных порядков. При этом высота всех блоков – одинакова, а длина пропорциональна числу, биомассе или энергии на соответствующем уровне. Различают три способа построения экологических пирамид.
1. Пирамида чисел (численностей) отражает численность отдельных организмов на каждом уровне.
2. Пирамида биомасс – соотношение между организмами разных трофических уровней (продуцентами, консументами и редуцентами), выраженное в их массе.
3. Пирамида энергии отражает величину потока энергии, скорость прохождения массы пищи через пищевую цепь. На структуру биоценоза в большей степени оказывает влияние не количество фиксированной энергии, а скорость продуцирования пищи.      Пирамида энергии, в отличие от пирамид чисел и биомасс, всегда суживается кверху.
Сукцессия – замещение одних биоценозов другими в течение длительного периода времени называется сукцессией. Сукцессия, протекающая на вновь образовавшемся субстрате, называется первичной. Сукцессия на территории, уже занятой растительностью, называется вторичной.
Агроценозы – искусственные экосистемы, созданные человеком с целью получения продуктов питания. Отличаются от естественных малой устойчивостью и стабильностью, однако более высокой продуктивностью.

Биосфера. Ноосфера

Биосфера – оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; глобальная экосистема Земли.
  В. И. Вернадский понимал под биосферой область существования живого вещества, которое включает нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу и верхнюю часть литосферы.
  Биосфера с позиций концепции В. И. Вернадского, кроме живого вещества, включает также следующие типы вещества: биогенное – вещество созданное и переработанное живыми организмами; косное (в его образовании живые организмы не участвуют – гранит, базальт) и биокосное, которое представляет собой равновесную, динамичную систему, созданную живым и косным веществом (например, почва, природная вода).
Живое вещество биосферы – совокупность всех ее живых организмов. Главное предназначение живого вещества и его неотъемлемый атрибут – накопление свободной энергии в биосфере. Обычная биогеохимическая энергия живого вещества производится, прежде всего, путем размножения.
Особенности живого вещества:
1. Большая свободная энергия. В процессе эволюции видов биогенная миграция атомов, т.е. энергия живого вещества биосферы, увеличилась во много раз и продолжает расти, ибо живое вещество перерабатывает энергию солнечных излучений, атомную энергию радиоактивного распада и космическую энергию рассеянных элементов, приходящих из нашей Галактики.
2. Высокая скорость протекания химических реакций по сравнению с веществом неживым, где похожие процессы идут в тысячи и миллионы раз медленнее.
3. Слагающие организмы химические соединения устойчивы только в живых организмах. После завершения процесса жизнедеятельности исходные живые органические вещества разлагаются до химических составных частей.
4. Живое вещество существует на планете в форме непрерывной связь поколений, благодаря чему вновь образовавшееся генетически связано с живым веществом прошлых эпох.
5. Наличие эволюционного процесса. Генетическая информация любого организма зашифрована в каждой его клетке.
Биологический круговорот – возникший одновременно с появлением жизни на Земле круговорот химических элементов и веществ, осуществляемый жизнедеятельностью организмов.
Биогеохимический цикл – совокупность относительно замкнутых путей перемещения веществ через живые организмы и среду их обитания. В процесс обмена веществ между живыми организмами и их средой активно вовлечены химические элементы и соединения атмосферы (углекислый газ, вода, кислород, азот) и литосферы (кальций, магний, калий, кремний, железо, алюминий, фосфор и др.).
Функции живого вещества:

1. энергетическая;

2. газовая (газообменная);

3. концентрационная (перераспределение химических элементов);

4. окислительно-восстановительная;

5. биохимическая;

6. функция созидания (синтеза) и разрушения (распада);

7. геохимическая (образование горных пород и минералов) и др.
Ноосфера – сфера взаимодействия природы и общества, в котором разумная деятельность людей становится главным, определяющим фактором развития. По Вернадскому, ноосфера – высшая стадия развития биосферы, связанная с возникновением и развитием в ней человеческого общества, которое, познавая законы природы и, развивая технику до самого высокого уровня ее возможностей, становится крупнейшей планетарной силой, превышающей в скором времени по своим масштабам все известные геологические процессы. Ноосфера – современный этап развития биосферы, который сформировался в результате созидательной деятельности человечества, изменяющей и биосферу, и весь ход геологической истории планеты Земля.
Техносфера – часть биосферы, которая преобразована людьми с помощью прямого и косвенного воздействия технических средств в целях наилучшего соответствия социально-экономическим потребностям человечества.

Охрана природы

Красная книга – аннотированный список редких и находящихся под угрозой исчезновения животных, растений и грибов. Красные книги бывают различного уровня – международные, национальные и региональные.
Зеленая книга – список, в который вносят редкие и типичные для определённой местности растительные группировки, требующие особенного режима их использования. Впервые разработана специалистами из Украины. В отличие от Красной книги, Зелёная книга обращает внимание на охрану не отдельных видов, а целостных растительных группировок.
Природоохранные территории (ПТ) – участки земли, водной поверхности и воздушного пространства над ними, где располагаются природные комплексы и объекты, которые имеют особое природоохранное, научное, культурное, эстетическое, рекреационное и оздоровительное значение, которые изъяты решениями органов государственной власти полностью или частично из хозяйственного использования и для которых установлен режим особой охраны.
Эконеты или экологические сети – системы заповедных территорий и связывающих их экологических коридоров, буферных зон и других территорий с экологически обоснованным режимом использования.
Буферная зона ПТ – территория с ограниченным режимом использования, которая окружает или прилегает к ПТ с более строгим режимом (как правило, к заповеднику или национальному парку). На этой территории разрешается ведение устойчивого природопользования, в том числе некоторых форм сельского хозяйства, которое регулируется и контролируется силами «узловой» ПТ.
Экологические коридоры, как правило, покрывают устоявшиеся пути миграций птиц и крупных млекопитающих. Ограничения хозяйственной деятельности здесь обычно связаны с рубками леса, распашкой земель, прокладкой линейных сооружений и охотой.

Категории природоохранных территорий

Заповедник – наиболее строгая форма территориальной охраны. Запрещена любая человеческая деятельность. Основные задачи заповедника – сохранение нетронутых экосистем и исследование естественных природных процессов.
Национальный парк совмещает две функции – природоохранную и рекреационно-просветительскую, в связи с чем в нем выделяются разные зоны: от заповедной (полностью закрытой) до рекреационной.
Заказники создаются в целях сохранения отдельных ценных природных комплексов и объектов, в них ограничиваются только некоторые виды хозяйственной деятельности.
Памятники природы создаются для сохранения небольших по площади ценных природных объектов (роща, ущелье, гнездовая колония и т.п.).
Природные парки решают задачи сохранения природных комплексов в рекреационных целях.
 К особо охраняемым природным территориям также относятся дендрологические парки и ботанические сады, а также лечебно-оздоровительные местности и курорты.