Экология – наука о взаимодействии организмов и среды. Экосистемный и биосферный уровни жизни

Видовое разнообразие зависит от соотношения численности видов в экосистеме. Например, в пригородном лесу обитают 1000 птиц: по 100 особей 10 разных видов. В другом пригородном лесу также 1000 птиц этих же 10 видов, но 920 из птиц - вороны и галки (двух видов), а особи остальных 8 видов встречаются значительно реже, в среднем по 10 особей. Ясно, что во втором случае ситуация вызывает тревогу: перспективы сохранения малочисленных видов незначительны.

Уменьшение видового разнообразия угрожает самому существованию вида в силу сокращения генетического разнообразия - запаса рецессивных аллелей, обеспечивающего приспособленность популяций к меняющимся условиям среды обитания.

В свою очередь, видовое разнообразие служит основой экологического разнообразия - разнообразия экосистем. Совокупность генетического, видового и экологического разнообразия составляет биологическое разнообразием планеты.

Деятельность человека по влиянию на биологическое разнообразие планеты превосходит все известные в прошлом геологические катастрофы. Очень важно не допустить такого снижения биоразнообразия, которое привело бы к снижению устойчивости экосистем, перешло бы границы их самовосстановительных возможностей.

Пространственная структура экосистемы. Популяции разных видов в экосистеме распределены определенным образом - образуют пространственную структуру. Различают вертикальную и горизонтальную структуры экосистемы.

Основу вертикальной структуры формирует растительность.

Растительное сообщество определяет, как правило, облик экосистемы. Растения в значительной мере влияют на условия существования остальных видов. В лесу это крупные деревья, на лугах и в степях - многолетние травы, а в тундрах господствуют мхи и кустарнички.

Обитая совместно, растения одинаковой высоты создают своего рода этажи - ярусы. В лесу, например, высокие деревья составляют первый (верхний) ярус, второй ярус формируется из молодых особей деревьев верхнего яруса и из взрослых деревьев, меньших по высоте. Третий ярус состоит из кустарников, четвертый - из высоких трав. Самый нижний ярус, куда попадает совсем мало света, составляют мхи и низкорослые травы.

Ярусность наблюдается также в травянистых сообществах (лугах, степях, саваннах). Имеется и подземная ярусность, что связано с разной глубиной проникновения в почву корневых систем растений: у одних корни уходят глубоко в почву, достигают уровня грунтовых вод, другие имеют поверхностную корневую систему, улавливающую воду и элементы питания из верхнего почвенного слоя.

Благодаря ярусному расположению растения наиболее эффективно используют световой поток, при этом снижается конкуренция: светолюбивые растения занимают верхний ярус, а теневыносливые развиваются под их пологом.

Животные тоже приспособлены к жизни в том или ином растительном ярусе (некоторые вообще не покидают свой ярус). Например, среди насекомых выделяют: подземных, обитающих в почве (медведка, норный паук); наземных, поверхностных (муравей, щитник); обитателей травостоя (кузнечик, тля, божья коровка) и обитателей более высоких ярусов (различные мухи, стрекозы, бабочки).

Вследствие неоднородности рельефа, свойств почвы, различных биологических особенностей растения и в горизонтальном направлении располагаются микрогруппами, различными по видовому составу. Это явление носит название мозаичности. Мозаичность растительности - это своего рода "орнамент", образованный скоплениями растений разных видов.

Благодаря вертикальной и горизонтальной структурам обитающие в экосистеме организмы более эффективно используют минеральные вещества почвы, влагу, световой поток.

Трофическая структура. Виды, входящие в состав экосистемы, связаны между собой пищевыми связями, так как служат объектами питания друг для друга.

В водоеме продуцентами являются зеленые водоросли. Их поедают мелкие растительноядные ракообразные (дафнии, циклопы) - консументы (потребители) первого порядка. Этих животных потребляют в пищу плотоядные личинки различных водяных насекомых (например, стрекоз). Это консументы (потребители) второго порядка. Личинками питаются мелкие рыбы (например, плотва) - консументы (потребители) третьего порядка. А рыбы становятся добычей щуки - консумента (потребителя) четвертого порядка. Такую последовательность питающихся друг другом организмов называют пищевой, или трофической, цепью. Отдельные звенья трофической цепи называют трофическими уровнями.

Пищевые цепи состоят, как правило, из трех - пяти звеньев, например: растения овцы человек; растения кузнечики ящерицы орел; растения насекомые лягушки змеи орел.

Различают два типа трофических (пищевых) цепей. Пищевые цепи, которые начинаются с растений, идут через растительноядных животных к другим потребителям, называют пастбищными или цепями выедания. Их примеры приведены выше. Пищевые цепи другого типа начинаются с отмерших растений, трупов или помета животных и идут к мелким животным и микроорганизмам. Эти цепи называют детритными, или цепями разложения. Например: мертвые ткани растений грибы многоножки кивсяки грибы ногохвостки коллемболы хищные клещи хищные многоножки бактерии.

Линейные пищевые цепи - большая редкость в природе. Как правило, пищевые цепи в экосистеме тесно переплетаются. Совокупность пищевых связей в экосистеме образует пищевые сети, в которых многие консументы служат пищей нескольким членам экосистемы. В то же время некоторые животные могут принадлежать сразу к нескольким трофическим уровням, так как питаются и растительной, и животной пищей, то есть являются всеядными (например, медведь).

Из-за сложной структуры пищевой сети исчезновение вида, как правило, почти не сказывается на экосистеме. Питавшиеся особями этого вида организмы находят другие источники пищи. А пищу, которую потребляли животные исчезнувшего вида, начинают использовать другие потребители. Это обеспечивает экосистеме длительное и устойчивое существование. И чем богаче видовая структура экосистемы, тем она устойчивее.

Правило экологической пирамиды. Пищевые сети, возникающие в экосистеме, имеют структуру, для которой характерно определенное число организмов на каждом трофическом уровне. Замечено, что число организмов прямо пропорционально уменьшается при переходе с одного трофического уровня на другой. Такая закономерность получила название "правило экологической пирамиды". В данном случае рассмотрена пирамида чисел. Она может нарушаться, если мелкие хищники живут благодаря групповой охоте на крупных животных.

Для каждого трофического уровня характерна своя биомасса - суммарная масса организмов какой-либо группы. В пищевых цепях биомасса организмов на разных трофических уровнях различна: биомасса продуцентов (первый трофический уровень) значительно выше, чем биомасса консументов - растительноядных животных (второй трофический уровень). Биомасса каждого из последующих трофических уровней пищевой цепи также прогрессивно уменьшается. Эта закономерность получила название пирамиды биомасс.

Аналогичную закономерность можно выявить при рассмотрении передачи энергии по трофическим уровням, то есть в пирамиде энергии. Растения усваивают в процессе фотосинтеза лишь незначительную часть солнечной энергии. Растительноядные животные, составляющие второй трофический уровень, усваивают лишь некоторую часть (20-60 %) от поглощенного корма. Усвоенная пища идет на поддержание процессов жизнедеятельности организмов животных и рост (например, на построение тканей, запасы в виде отложения жиров).

Организмы третьего трофического уровня (хищные животные) при поедании растительноядных животных вновь теряют большую часть заключенной в пище энергии. Количество энергии на последующих трофических уровнях вновь прогрессивно уменьшается. Результатом этих потерь энергии является небольшое число (три-пять) трофических уровней в пищевой цепи.

Подсчитано, что с одного трофического уровня на другой передается лишь около 10% энергии. Эта закономерность получила название "правило десяти процентов".

Таким образом, пирамида чисел отражает число особей в каждом звене пищевой цепи. Пирамида биомасс отражает количество образованного на каждом звене органического вещества - его биомассу. Пирамида энергии показывает количество энергии на каждом трофическом уровне.

§ 3. Круговорот веществ и приток солнечной энергии

3.1 Понятие о круговороте веществ

Деятельность живых существ в биосфере сопровождается потреблением из среды их обитания больших количеств разнообразных органических и неорганических веществ. После отмирания организмов и последующей минерализации их органических остатков высвободившиеся неорганические вещества вновь возвращаются во внешнюю среду. Так осуществляется биогенный (с участием живых организмов) круговорот веществ в природе, т.е. движение веществ между литосферой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Таким образом, под круговоротом веществ понимают повторяющийся процесс превращения и перемещения веществ в природе, имеющий более или менее выраженный циклический характер.

В круговороте веществ принимают участие все живые организмы, поглощающие из внешней среды одни вещества и выделяющие в нее другие. Так, растения потребляют из внешней среды углекислый газ, воду и минеральные соли и выделяют в нее кислород. Животные вдыхают выделенный растениями кислород; поедая растения, усваивают синтезированные из воды и углекислого газа органические вещества и выделяют углекислый газ и непереваренные остатки пищи. При разложении бактериями и грибами отмерших растений и животных образуется дополнительное количество углекислого газа, а органические вещества превращаются в минеральные, которые попадают в почву или водоемы и снова усваиваются растениями. Таким образом, химические элементы постоянно совершают миграцию из одного организма в другой, из почвы, атмосферы и гидросферы -- в живые организмы, а из них -- в среду их обитания. Эти процессы повторяются бесконечное число раз, весь атмосферный кислород проходит через живое вещество за 2 тыс. лет, весь углекислый газ -- за 200--300 лет.

Непрерывная циркуляция химических элементов в биосфере по более или менее замкнутым путям называется биогеохимическим циклом. Необходимость такой циркуляции объясняется ограниченностью их запасов на планете. Чтобы обеспечить бесконечность жизни, химические элементы должны совершать движение по кругу. Круговорот каждого химического элемента является частью общего грандиозного круговорота веществ на Земле, т.е. все круговороты тесно связаны между собой.

Круговорот веществ, как и все происходящие в природе процессы, требует постоянного притока энергии. Основой биогенного круговорота, обеспечивающего существование жизни, является солнечная энергия. Заключенная в органических веществах энергия, передаваемая по ступеням пищевой цепи, уменьшается, потому что значительная ее часть поступает в окружающую среду в виде тепла или же расходуется на осуществление процессов жизнедеятельности (например, мышечная работа, движение крови у животных, передвижение растворов минеральных и органических веществ, транспирация у растений). Поэтому через структурные единицы биосферы -- биогеоценозы -- осуществляется непрерывный поток энергии и ее преобразование. Таким образом, биосфера может быть устойчивой только при условии постоянного круговорота веществ и притока солнечной энергии.

3.2 Круговорот воды

Вода -- самое распространенное вещество в биосфере. Основные ее запасы (около 95%) сосредоточены в виде солено-горькой воды морей и океанов. Остальные воды -- пресные. Воды ледников и вечных снегов (т.е. вода в твердом состоянии) и подземные воды совместно составляют свыше 97% всех запасов пресной воды. Лишь незначительная часть пресных вод заключена в озерах, реках, болотах и атмосфере (в виде водяного пара).

Вода испаряется с поверхности морей и океанов и переносится от них воздушными потоками на различные расстояния. Большая часть испарившейся воды возвращается в виде дождя в океан, а меньшая -- на сушу. С суши вода в виде водяного пара теряется также вследствие процессов испарения с ее поверхности и транспирации растениями. Вода переносится в атмосферу и в виде осадков возвращается на сушу или в океан. Одновременно с континентов в моря и океаны поступает речной сток воды.

Основу глобального круговорота воды в биосфере обеспечивают физические процессы, происходящие с участием Мирового океана. Роль живого вещества в нем, казалось бы, невелика. Однако на континентах масса воды, испаряемая растениями и поверхностью почвы, играет главную роль в круговороте воды. Масса воды, транспирируемая растительным покровом, весьма существенна. Так, 1 га леса испаряет примерно 20-- 50 т воды в сутки. Роль растительного покрова заключается также в удержании воды путем замедления ее стока, в поддержании постоянства уровня грунтовых вод и др. В результате такие зоны суши функционируют как бы на собственном замкнутом водном балансе.

3.3 Круговорот азота

Азот -- необходимый компонент важнейших органических соединений: белков, нуклеиновых кислот, АТФ и др. Основные его запасы сосредоточены в атмосфере в форме молекулярного азота, недоступного для растений, так как они способны использовать азот только в виде соединений.

Пути поступления азота в почву и водную среду различны. Так, небольшое количество азотистых соединений образуется в атмосфере во время гроз (вместе с дождевыми водами они поступают в водную или почвенную среду), а также выделяется при извержениях вулканов.



Рис.13. Круговорот азота

К прямой фиксации атмосферного молекулярного азота способны лишь некоторые прокариотические организмы: бактерии и цианобактерии. Наиболее активными являются клубеньковые бактерии, поселяющиеся в клетках корней бобовых растений. Они поставляют растению доступный азот в виде аммиака, который синтезируют из молекулярного азота. Аммиак хорошо растворяется в воде и образует ион NH 4 + , который усваивают растения.

После отмирания растения и разложения клубеньков почва обогащается органическими и минеральными формами азота. Значительную роль в обогащении азотистыми соединениями водной среды играют цианобактерии. Они могут развиваться в воде в массовом количестве, вызывая ее «цветение».

Азотсодержащие органические вещества отмерших растений и животных, а также мочевина и мочевая кислота, выделяемые животными и грибами, расщепляются гнилостными (аммонифицирующими) бактериями до аммиака. Основная масса образующегося аммиака окисляется нитрифицирующими бактериями до нитритов и нитратов, после чего вновь использоваться растениями. Некоторая часть аммиака уходит в атмосферу и вместе с углекислыми и другими газами участвует в создании парникового эффекта.

Различные формы азотистых соединений почвы и водной среды могут восстанавливаться некоторыми видами бактерий до оксидов и молекулярного азота. Этот процесс называется денитрификацией. Результатом его является обеднение почвы и воды соединениями азота и пополнение молекулярным азотом атмосферы.

Процессы нитрификации и денитрификации были сбалансированы вплоть до начала интенсивного использования человеком азотных минеральных удобрений в целях получения больших урожаев сельскохозяйственных растений. В настоящее время из-за использования громадных объемов таких удобрений наблюдается накопление азотистых соединений в почве, растениях, грунтовых водах.

Таким образом, роль живых организмов в круговороте азота является основной.

3.4 Круговорот углерода

Углерод -- обязательный химический элемент органических веществ. Огромная роль в круговороте углерода принадлежит зеленым растениям. В процессе фотосинтеза углекислый газ атмосферы и гидросферы ассимилируется наземными и водными растениями, а также цианобактериями и превращается в углеводы. В процессе же дыхания всех живых организмов происходит обратный процесс: углерод органических соединений превращается в углекислый газ. В результате ежегодно в круговорот вовлекаются многие десятки миллиардов тонн углерода. Таким образом, два фундаментальных биологических процесса -- фотосинтез и дыхание обусловливают циркуляцию углерода в биосфере.

Еще одним мощным потребителем углерода являются морские организмы. Они используют соединения углерода для построения раковин, скелетных образований. Из остатков отмерших морских организмов на дне морей и океанов образованы мощные отложения известняков.

Цикл обращения углерода не полностью замкнут. Углерод может выходить из круговорота на довольно длительный срок в виде залежей каменного угля, известняков, торфов, сапропелей, гумуса и др.

Рис.14. Упрощенная схема круговорота углерода, показывающая прохождение углерода через несколько экосистем. Прерывистыми стрелками обозначены процессы, в которых превращения углерода протекают медленнее, а сплошными - процессы, в которых они происходят быстрее

Отрегулированный круговорот углерода нарушает человек в ходе интенсивной хозяйственной деятельности. За счет сжигания огромного количества ископаемого топлива содержание углекислого газа в атмосфере за прошлое столетие возросло на 25% .

3.5 Круговорот фосфора

Фосфор входит в состав генов и молекул, переносящих энергию внутрь клеток. В различных минералах фосфор содержится в виде неорганического фосфатиона (PO43-). Фосфаты растворимы в воде, но не летучи. Растения поглощают PO43- из водного раствора и включают фосфор в состав различных органических соединений, где он выступает в форме так называемого органического фосфата. По пищевым цепям фосфор переходит от растений ко всем прочим организмам экосистемы. При каждом переходе велика вероятность окисления содержащего фосфор соединения в процессе клеточного дыхания для получения организмом энергии. Когда это происходит, фосфат в составе мочи или ее аналога вновь поступает в окружающую среду, после чего снова может поглощаться растениями и начинать новый цикл.

В отличие, например, от углекислого газа, который, где бы он ни выделялся в атмосферу, свободно переносится в ней воздушными потоками пока снова не усвоится растениями, у фосфора нет газовой фазы и, следовательно, нет свободного возврата в атмосферу. Попадая в водоемы, фосфор насыщает, а иногда и перенасыщает экосистемы. Обратного пути, по сути дела, нет. Что-то может вернуться на сушу с помощью рыбоядных птиц, но это очень небольшая часть общего количества, оказывающаяся к тому же вблизи побережья. Океанические отложения фосфата со временем поднимаются над поверхностью воды в результате геологических процессов, но это происходит в течение миллионов лет. Следовательно, фосфат и другие минеральные биогены почвы циркулируют в экосистеме лишь в том случае, если содержащие их отходы жизнедеятельности откладываются в местах поглощения данного элемента. В естественных экосистемах так в основном и происходит. Когда же в их функционирование вмешивается человек, он нарушает естественный круговорот, перевозя, например, урожай вместе с накопленными из почвы биогенами на большие расстояния к потребителям.

Круговорот веществ -- основа бесконечности жизни на нашей планете. В нем принимают участие все живые организмы, осуществляя процессы питания, дыхания, выделения, размножения. Основой биогенного круговорота является солнечная энергия, которая поглощается фототрофными организмами и преобразовывается ими в первичное органическое вещество, доступное консументам. В ходе дальнейшей трансформации консументами разных порядков энергия пищи постепенно растрачивается, уменьшается. Поэтому устойчивость биосферы напрямую связана с постоянным притоком солнечной энергии.

В биогеохимических циклах углерода и азота основную роль играют живые организмы, в то время как основу глобального круговорота воды в биосфере обеспечивают физические процессы.

§ 4. Экологическое равновесие и его нарушения

В природе существует четкая взаимосвязь: все типы биологических систем или, как принято их называть, уровни биологической организации, последовательно соединены и взаимозависимы. Им присуща общая согласованность места, времени и скоростей процессов, идущих на разных уровнях от популяции до биосферы. Эту слаженность явлений природы и называют экологическим равновесием. Конечно, это равновесие подвижное, динамическое.

Иногда происходят "возмущения" в системе - вспышки массового размножения (вспомним нашествия саранчи или грызунов) или быстрые сокращения численности популяций в результате бескормицы или распространения заболеваний. Эти явления могут периодически сменять друг друга на протяжении нескольких лет, и многие из них связаны с периодическими колебаниями пищевых, климатических и других условий. Например, периодических колебаний, по результатам многолетних наблюдений, изменение численности белки (по данным заготовки шкурок) зависит от урожая семян ели.

На каких-то участках экосистем равновесие может нарушаться бурями, наводнениями, засухой, влиянием человека. Создаются критические ситуации. Но обычно, если не произошли катастрофические изменения, через некоторое время равновесие восстанавливается, идут процессы саморегуляции экосистем. Длительные, постепенные перестройки их в процессе саморегуляции получили название сукцессии - (от лат. cuccessio - преемственность). Примером сукцессии является процесс восстановления хвойного леса после порубки или пожара. Он продолжается 80-100 лет, в течение которых происходит постепенная смена состава растительного и животного населения на этом участке. Структура сообщества создаётся постепенно в течение определённого времени. Если заселяется территория с обнажённой горной породой вместо почвы, то первоначально на ней поселяются лишайники и, возможно, водоросли, образуя пионерные сообщества. Под действием эрозии и живых организмов накапливается слой почвы, на котором уже могут поселяться сначала мхи, затем травы и, наконец, кустарники и деревья. Другим примером является постепенное заболачивание открытых водоёмов, приводящее к тому, что на месте озёр образуются сначала болота, а затем, возможно, осоковый луг или лес.

Подобная смена одних сообществ другими называется экологической сукцессией. В первом случае наблюдается так называемая первичная сукцессия, поскольку формирование сообщества происходит, что называется «с нуля». Во втором -- наблюдается вторичная сукцессия, поскольку одно сообщество постепенно замещается другим. Последнее сообщество цепи, стабильное и находящееся в равновесии с окружающей средой, называется климаксным сообществом. Дальнейшее изменение климаксного сообщества возможно только при изменении окружающих условий.

Как правило, сукцессия приводит к постепенному увеличению биомассы сообщества, возрастанию видового разнообразия.

Сукцессия может начинаться не только на лишённых жизни территориях, но и в местах, на которых организмы были раньше, но в значительной степени уничтожены, например, пожаром или вырубкой. Существенное влияние на сукцессию в этом случае оказывают сохранившиеся корневища, семена и споры различных растений, а также организмы, обитающие в почве. Нередко результатом сукцессии на таких территориях является восстановление исходного биогеоценоза. Применительно к лесным сообществам такие процессы получили название демутация.

В сходных условиях развиваются сходные сукцессии. Факторами, определяющими состав климаксного сообщества, могут быть климат, рельеф, дренаж почвы и т.д.

Рис.17. Продуктивность и биомасса при переходе к климаксному сообществу

Время смены одного сообщества другим сильно различается. Типичная последовательность сукцессий, приводящих к появлению дубрав или сосновых лесов в средней полосе, занимает около 200 лет; при этом скорости ранних сукцессий гораздо выше, чем скорости поздних.

Под влиянием человека сукцессии могут ускоряться или замедляться и быть направленными как на восстановление и развитие, и на разрушение экосистемы. Следовательно, сукцессии могут быть прогрессивными, ведущими экосистему к устойчивому состоянию развитой, "зрелой" системы (климаксу), и регрессивными, ведущими экосистему по пути упрощения и распада.

Каждая экосистема обладает определенной устойчивостью и может противостоять неблагоприятным влияниям, например вносимым загрязнениям. Это очень важное качество, но, конечно, ой "запас прочности" не безграничен. К сожалению, это не всегда учитывается, хотя на протяжении истории человечества примеров разрушения экологических систем, со всеми печальными последствиями, более чем достаточно. Одним из их последствий является исчезновение многих видов животных и растений. В прошлом человек истреблял главным образом тот или иной вид, хищнически используя его для своих целей, преимущественно как источник питания. За последние 2-3 тыс. лет были уничтожены многие виды млекопитающих, птиц и других животных, всего более 250 видов. В настоящее время человек, благодаря принятым мерам охраны (заповедные территории, борьба с браконьерством и т. п.), меньше непосредственно истребляет те или иные виды, но в большей степени способствует их вымиранию, разрушая условия их жизни (вырубая леса, осушая болота, загрязняя среду обитания и т. п.). За последние 30 лет скорость вымирания диких видов животных достигла одного вида в год, а, возможно, она значительно выше, как реальный учет вымирающих видов затруднен. По данным специалистов, под угрозой исчезновения находятся около 1000 видов животных и более 20 000 видов растений.

Самые частые, в своем роде "классические", нарушения экологического равновесия связаны с безудержным уничтожением лесов, варварской эксплуатацией земель, в результате чего почва теряет влагу, структуру, плодородие, идут процессы водной и ветровой эрозии. В качестве примера можно напомнить печальную историю о. Мадагаскар, где были уничтожены почти все леса и, в настоящее время, на 9/10 территории острова идет активная эрозия почвы. Ведение монокультурного сельского хозяйства привело к истощению и потере структуры почв в ряде штатов США, где в 30-х гг. разразились сильнейшие пыльные бури.

Проявляющиеся со времен древнего мира последствия сведения лесов, чрезмерного выпаса скота на пастбищах и другие примеры хищнического отношения к природе, послужили причиной известного высказывания К. Маркса, звучащего как обвинительное заключение: "...культура, - если она развивается стихийно, а не направляется сознательно ... оставляет после себя пустыню...".

И, значительные нарушения экологического равновесия на том или ином участке биосферы неизбежно приводят к экологическим кризисам. С развитием человеческого общества возникли и участились кризисы антропогенного происхождения. На протяжении истории человечества они были разными по своим масштабам и значимости и не всегда носили катастрофический, необратимый характер. Известны примеры восстановления плодородия почв или численности промысловых видов животных и т. п. Но процессы эти требуют больших затрат и длительного времени. Так, разрушение поверхностным стоком почвенного слоя в 20 см в результате монокультурного земледелия происходит за 15 - 20 лет, а для естественного образования его требуется несколько тысячелетий.

Современные экологические кризисы вызваны главным образом ростом различных загрязнений среды и навсегда оправданным увеличением расходования природных ресурсов. Ликвидировать их можно, пока они имеют местный, локальный, характер. Чем больше масштабы нарушений экосистем, тем трудней их восстановление.

Заключение

Когда в середине шестидесятых годов двадцатого столетия проблемы окружающей среды оказались в центре внимания мировой общественности, встал вопрос: сколько времени в запасе у человечества? Когда оно начнет пожинать плоды пренебрежительного отношения к окружающей его среде? Ученые рассчитали: через 30-35 лет. Это время настало. Мы стали свидетелями глобального экологического кризиса, спровоцированного деятельностью человека. Вместе с тем последние тридцать лет не прошли даром: создана более твердая научная основа понимания проблем окружающей среды, образованы регламентирующие органы на всех уровнях, организованы многочисленные общественные экологические группы, приняты полезные законы и постановления, достигнуты некоторые международные договоренности.

Для того, чтобы решить глобальные экологические вопросы, необходимо знать основу, теорию о предмете экологии.

Основной выводы, сделанные из рассмотренного в данной работе, такие:

Родившись во второй половине ХIХ в. как раздел биологии, экология создала свой язык и терминологию, а к началу ХХ в. были сформулированы ее основные законы.

Теоретической основой современной экологии стало учение В.И. Вернадского о биосфере и ноосфере.

Экология входит в структуру общебиологических наук, к которым относятся также такие науки как цитология, генетика, селекция, эволюционное учение. Задача всей общей биологии - изучение характерных особенностей живых систем (биосистем) и экосистем, законов их функционирования и развития. Ведущим подходом в изучении экологии является системный.

Биосистемы - живые объекты различной сложности, представляющие собой совокупность компонентов, взаимосвязанных в единое целое. К биосистемам относят клетки, организмы, популяции, виды, сообщества, биоценозы.

Живые системы находятся в тесном взаимодействии с условиями окружающей их среды. Совокупность живых систем и условий окружающей их среды образует экологические системы. К экосистемам относят биогеоценозы, биосферу.

Все биосистемы и экосистемы в природе взаимосвязаны и находятся друг с другом в тесном соподчинении: любая система является компонентом системы более высокого уровня и состоит из систем более низкого по отношению к ней уровня. Так, клетка - компонент организма, организм - компонент популяции, популяция - единица сообщества, сообщество - компонент биоценоза, а биоценоз входит в состав экосистемы. Совокупность экосистем планеты образует биосферу - глобальную экологическую систему.

Свойства живых систем и экосистем формируются в результате взаимодействия элементов систем.

Все живые системы и экосистемы - сложноорганизованные.

Биосистемы и экосистемы - открытые, они обмениваются с окружающей средой веществом, энергией, информацией.

Благодаря потоку энергии, вещества и информации, живые системы и экосистемы способны к саморегуляции - сохранению равновесия с внешней средой и поддержанию постоянства внутренней среды. Неживые объекты такой способностью не обладают.

Биосистемы и экосистемы - саморазвивающиеся.

Живые системы и экосистемы способны к самоорганизации. В процессе тесного взаимодействия со средой они способны изменять свою структуру, сохраняя при этом целостность.

В отличии от экосистем биосистемы обладают специфическим свойством порождения себе подобных - самовоспроизведения. Самовоспроизведение обеспечивается процессами клеточного деления, в основе которых лежит уникальная способность молекулы ДНК к самоудвоению. Экосистемы также имеют свойство, отличающее их от биосистем, - это возникновение и поддержание в них биологического круговорота веществ.

Изучение биосистем и экосистем осуществляется на разных уровнях организации живого.

В задачи экологии входит рассмотрение закономерностей, протекающих на уровнях, начиная с организменного и заканчивая биосферным.

Главной задачей человечества в ХХI в. является сохранение биосферы, поскольку от этого зависит выживание человека как вида и сохранение жизни на планете.

Таким образом, живые системы и экосистемы можно определить как совокупность взаимосвязанных элементов, образующих единое целое. Элементы (компоненты) - единицы системы, выполняющие определенные функции. Например, функцию питания у большинства цветковых растений выполняют корень и лист, стебель обеспечивает транспорт питательных веществ, цветок выполняет функцию полового размножения. Устойчивые связи между компонентами системы формируют структуру системы.

Чтобы принимать долгосрочные решения, необходимо обратить внимание на принципы, определяющие устойчивое развитие, а именно: стабилизация численности населения; переход к более энерго- и ресурсосберегающему образу жизни; развитие экологически чистых источников энергии; создание малоотходных промышленных технологий; рециклизация отходов; создание сбалансированного сельскохозяйственного производства, не истощающего почвенные и водные ресурсы и не загрязняющего землю и продукты питания; сохранение биологического разнообразия на планете.

Список использованной литературы

1. Алексеев В. П. Очерки экологии человека. Москва «Наука» - 1993 г.

2. Валова (Копылова) В.Д. Основы экологии: Учебное пособие. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательско - торговая корпорация «Дашков и Ко», 2002. - 264с.

3. Вернадский В.И. Биосфера и ноосфера. Москва - 1989 г.

4. Вернадский В.И. Научная мысль как планетное явление. М.: Наука, 1988.

5. Краснов Е.В. и др. Экология Калининградской области/ Е.В. Краснов, А.И. Блажчишин, В.А. Шкицкий; Фото С. Ломакина и др. - Калининград: Янтар. сказ. 1999. - 188с.: ил., - (Природа. История. Культура). - Б.ц.

6. Мамонтов С.Г. Биология. Общие закономерности. 9 кл.: Учебн. для общеобразоват. учреждений/ С.Г. Мамонтов, В.Б. Захаров, Н.И. Сонин. - 3-е изд., дораб. - М.: Дрофа, 2002. - 288с.: ил.

7. © ФИЗИКОН, 2000-2008. [Эл. ресурс] - Режим доступа: http://www.biology. ru