Искусственные и природные экосистемы

План

Введение

1. Отличие искусственных и природных экосистем

2. Оценка экологического состояния региона (Тюменская область)

3. Понятие экологической надежности экосистем

Заключение

Список литературы

Введение

Взаимодействие человека с природой - одна из наиболее сложных и трудно разрешимых проблем современности. Сегодня стало очевидным, что задачи сохранения окружающей среды и экономического развития взаимосвязаны: разрушая и истощая природную среду невозможно обеспечить устойчивое экономическое развитие.

Формирование комплексной и гармоничной системы природопользования - важная проблема, стоящая перед человеком. Ее разрешение требует знания основ экологии, экономики и организации природопользования всеми специалистами экономического профиля.

Человек в конкурентной борьбе за выживание в природной окружающей среде начал строить свои искусственные антропогенные экосистемы. Примерно десять тысяч лет назад он перестал быть, рядовым" консументом, собирающим дары природы, и начал эти "дары" получать сам, посредством своей трудовой деятельности, создав сельское хозяйство - растениеводство и животноводство.

Цель контрольной работы - рассмотреть отличие искусственных и природных экосистем, дать оценку экологическому состоянию Тюменской области, раскрыть понятие экологической надежности экосистем.

1. Отличие искусственных и природных экосистем

Экологическая система - это рассматриваемая как целое совокупность живых существ, со всеми своими взаимными связями, находящихся в общей для них среде обитания.

Опираясь на энергетические особенности существующих систем, можно их классифицировать, приняв энергию за основу, выделяют четыре фундаментальных типа экосистем:

1. природные: движимые Солнцем, несубсидируемые;

2. природные, движимые Солнцем, субсидируемые другими естественными источниками;

3. движимые Солнцем и субсидируемые человеком;

4. индустриально-городские, движимые топливом (ископаемым, другим органическим и ядерным).

Эта классификация принципиально отличается от биомной, основанной на структуре экосистем, так как она основана на свойствах среды. Тем не менее, она хорошо дополняет ее. Первые два типа - это природные экосистемы, а третий и четвертый следует отнести к антропогенным (искусственным).

К первому типу экосистем относятся океаны, высокогорные леса, являющиеся основой жизнеобеспечения на планете Земля.

Ко второму типу экосистем относятся эстуарии в приливных морях, речные экосистемы, дождевые леса, т.е. те, которые субсидируются энергией приливных волн, течений и ветра.

Экосистемы первого типа занимают громадные площади - одни океаны - это 70% территории земного шара. Ими движет энергия только самого Солнца, и они являются основой, стабилизирующей и поддерживающей жизнеобеспечивающие условия на планете.

Экосистемы второго типа обладают высокой естественной плодородностью. Эти системы "производят" столько первичной биомассы, что ее хватает не только на собственное содержание, но часть этой продукции может выноситься в другие системы или накапливаться.

Таким образом, природные экосистемы "работают" на поддержание своей жизнедеятельности и собственного развития без всяких забот и затрат со стороны человека, более того, в них создается и заметная доля пищевых продуктов и других материалов, необходимых для жизни самого человека. Но главное именно здесь очищаются большие объемы воздуха, возвращается в оборот пресная вода, формируется климат и др.

Совсем иначе работают антропогенные экосистемы. К ним можно отнести третий тип - это агроэкосистемы, аквакультуры, производящие продукты питания и волокнистые материалы, но уже не только за счет энергии Солнца, а и дотации ее в форме горючего, поставляемого человеком.

Эти системы походят на природные, поскольку саморазвитие культурных растений в период вегетации - это процесс природный и вызван к жизни природной солнечной энергией. Но подготовка почв, сев, уборка урожая и др. - это уже энергетические затраты человека. Более того, человек практически целиком меняет природную экосистему, что выражается, прежде всего, в ее упрощении, т.е. снижении видового разнообразия вплоть до сильно упрощенной монокультурной системы (таблица 1).

Таблица 1 Сравнение природной и упрощенной антропогенной экосистем (по Миллеру, 1993)

Современное сельское хозяйство позволяет постоянно из года в год удерживать экосистемы на ранних стадиях сукцессий, добиваясь максимальной первичной продуктивности одной или нескольких растений. Крестьянам удается добиваться высоких урожаев, но дорогой ценой, а цена эта обуславливается затратами на борьбу с сорняками, на минеральные удобрения, на образование почв и т.д.

Устойчивое появление новых видов, например, травянистых растений, есть результат естественного сукцессионного процесса.

Животноводство - это также путь к упрощению экосистемы; охраняя полезных ему сельскохозяйственных животных, человек уничтожает диких животных: травоядных, как конкурентов в пищевых ресурсах, хищников - как уничтожающих домашний скот.

Вылов ценных видов рыб упрощает экосистемы водоемов. Загрязнение воздушной и водной сред также ведет к гибели деревьев и рыб и "обирает" природные экосистемы.

По мере роста народонаселения, люди будут вынуждены преобразовывать все новые зрелые экосистемы в простые молодые продуктивные. На поддержание этих систем в "молодом" возрасте увеличивается использование топливо-энергетичеких ресурсов. Кроме того, произойдет утрата видового (генетического) разнообразия и природных ландшафтов (таблица 1).

Молодая, продуктивная экосистема очень уязвима из-за монотипного видового состава, так как в результате какой-то экологической катастрофы (засухи), ее уже не восстановить вследствие разрушения генотипа. Но для жизни человечества они необходимы, поэтому наша задача - сохранить баланс между упрощенными антропогенными и соседствующими с ним более сложными, с богатейшим генофондом, природными экосистемами, от которых они зависят.

Энергетические затраты в сельском хозяйстве велики - природные плюс субсидируемые человеком и, тем не менее, самое продуктивное сельское хозяйство находится примерно на уровне продуктивных природных экосистем.

Продуктивность и тех и других основана на фотосинтезе действительное различие между системами лишь в распределении энергии: в антропогенной она поглощается лишь несколькими (одним-двумя) видами, а в природной - многими видами и веществами.

В экосистемах четвертого типа, к которым относятся индустриально-городские системы - энергия топлива полностью заменяет солнечную энергию. По сравнению с потоком энергии в природных экосистемах - здесь ее расход на два-три порядка выше.

2. Оценка экологического состояния региона (Тюменская область)

По сведениям, предоставленным ГУ "Тюменский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды" за 1 квартал 2010 года, состояние атмосферного воздуха г. Тюмени оставалось неудовлетворительным. Превышение предельно допустимых среднесуточных концентраций (ПДКс.с.) отмечено по всем контролируемым примесям, за исключением диоксида серы. Содержание формальдегида превышало ПДКс.с. на всех постах наблюдения в течение всего периода (от 1.4 до 9.1 ПДКс.с. в среднем за декаду). Повышенное содержание в воздухе фенола зафиксировано в районе Дома обороны в 3 декаде января и в марте (от 1.1 до 1.4 ПДКс.с. в среднем за декаду), в Заречном микрорайоне - в 3 декаде января и в 1 декаде марта (от 1,1 до 1,2 ПДКс.с. в среднем за декаду). Случаи превышения предельно допустимой среднесуточной концентрации оксида углерода отмечались в феврале в районе ТЭЦ-1.

Максимальное в среднем за квартал содержание в атмосферном воздухе пыли и диоксида азота зафиксировано на пересечении улиц Республики и Мориса Тореза, фенола - в районе Дома Обороны.

По сравнению с 1 кварталом 2009 года в целом по городу в воздухе увеличилось содержание формальдегида, содержание пыли осталось примерно на том же уровне, несколько снизилось содержание диоксида азота.

Наибольшие из максимальных разовых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе составили, кратность ПДК м.р.:

пыль - 2,4 (январь, район ул. Луначарского),

оксид углерода - 2,2 (февраль, район ТЭЦ-1).

формальдегид - 2,0 (январь, район ул. Луначарского),

фенол - 1,5 (февраль, район Дома обороны),

Качество атмосферного воздуха г. Тобольска в январе-феврале 2010 г. оставалось удовлетворительным, однако на одном из наблюдательных постов отмечалось превышение норм по содержанию в атмосфере формальдегида (соответственно 1.3 ПДКс.с. и 1.7 ПДКс.с. в среднем за месяц).

Мощность экспозиционной дозы гамма-излучения в районе города Тюмени не превышала естественных фоновых значений.

По сведениям, предоставленным ГУ "Тюменский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды", в январе-феврале 2010 года отмечены следующие уровни загрязнения поверхностных водных объектов:

р. Ишим (с. Ильинское, г. Ишим)

- нефтепродукты в пределах от 0,2 до 2,4 ПДК;

- фенолы от 0 до 2,0 ПДК;

- азота аммонийный, азота нитритный, азота нитратный - в пределах и ниже нормы р. Тобол (с. Коркино, г. Ялуторовск)

- нефтепродукты от 1,0 до 2,2 ПДК;

- фенолы от 0 до 3,0 ПДК;

- азот нитритный от 0,1 до 4,4 ПДК;

- азота аммонийный и азот нитратный - в пределах и ниже нормы.

р. Тура (с. Салаирка, г. Тюмень)

- нефтепродукты от 0,4 до 1,8 ПДК;

- фенолы от 1,0 до 3,0 ПДК;

- азот аммонийный от 2,2 до 2,3 ПДК;

- азот нитритный от 0 до 3,0 ПДК;

- азот нитратный - ниже нормы.

В феврале 2010 г. зарегистрированы случаи экстремально высокого загрязнения марганцем (в концентрациях от 60.9 до 205.9 ПДК) на следующих водных объектах: р. Тура (в черте с. Салаирка, выше и ниже г. Тюмени), р. Пышма (в черте п. Богандинский), р. Ук (г. Заводоуковск), р. Вагай (в черте с. Вагай). Предположительный источник загрязнения - природного происхождения.

11.01.2010 на ул. Гранитной в г. Тюмени в результате опрокидывания цистерны, установленной в кузове грузового автомобиля, произошел разлив около 5 куб. м фенолформальдегидной смолы, принадлежавшей ООО "Тавдинский фанерный комбинат" (с. Тавда, Свердловская область). Загрязнено дорожное полотно на участке размером 6 м х 40 м. Ликвидация загрязнения начата 12.01.2010 силами предприятия, в связи с низкой температурой воздуха работы велись в течение недели. Отходы, образовавшиеся в процессе ликвидации разлива (загрязненный снег и др.), вывезены на утилизацию в ООО "Тавдинский фанерный комбинат". 28.01.2010 лабораторией Филиала по Тюменской области ФГУ "ЦЛАТИ по Уральскому федеральному округу" проведены инструментальные исследования содержания фенола и формальдегида в атмосферном воздухе в месте разлива, превышений не обнаружено; комиссией в составе представителей комитета по экологии администрации г. Тюмени, Управления Росприроднадзора по Тюменской области, прокуратуры Калининского АО г. Тюмени зафиксирован факт полной очистки загрязненной территории. Комитетом по экологии г. Тюмени наложен штраф на ООО "Тавдинский фанерный комбинат" в сумме 30 тыс. руб.

3. Понятие экологической надежности экосистем

Система тем надежнее и стабильнее, чем большее видовое разнообразие она имеет. Это обеспечивает широкие возможности для экологического дублирования.

В тоже время под влияние внешних и внутренних факторов в экологических системах происходят постоянные изменения. Некоторые виды экосистем, испытывая негативные воздействия, снижают свою численность, а иногда вовсе исчезают. Другие виды могут от этого выиграть, и их численность возрастает. Происходит вытеснение одних видов другими.

Процессы последовательных изменений состояния экосистем в пространстве или во времени, сопровождающиеся сменой состояний и свойств всех ее компонентов, называются сукцессиями. Сукцессии - это постепенные необратимые направленные изменения в экосистемах, протекающие в результате внешних и внутренних причин на одной и той же территории под влиянием природных факторов или воздействий человека.

Различают множество форм сукцессии: пирогенную, катастрофическую, антропогенную и т.д. Причиной пирогенных сукцессий являются пожары; катастрофических - извержения вулканов, ураганы, необычный паводок, массовое размножение вредителей и т.п.; антропогенных - хозяйственная деятельность человека.

Экологическая надежность - способность экосистемы относительно полно самовосстанавливаться и саморегулироваться (в пределах естественных для системы суточных, сезонных, межгодовых и вековых флуктуаций) в течение сукцессионного или эволюционного отрезка ее существования. Простейший механизм поддержания экологической надежности - замена выбывшего по каким-либо причинам вида или сообщества другим, экологически близким. Если такого вида нет, то его сменяет более систематически отдаленный, например, во многих местах волков - бродячие собаки, а в естественных степях копытных - грызуны, даже растительноядные насекомые. При этом выпадают не просто отдельные виды, но всегда группы взаимосвязанных видов. при более глубоком нарушении замена происходит на уровне сообщества разного уровня вплоть до биогеоценозов, даже ландшафтных образований (леса сменяются степью, тундрой и т.п.). Нередко при этом снижается их продуктивность и производительность. Наиболее нежелательна смена продуктивных природных систем пустынями.

Заключение

Завершая работу можно прийти к выводу, что экологическая система - это рассматриваемая как целое совокупность живых существ, со всеми своими взаимными связями, находящихся в общей для них среде обитания.

Экосистемы бывают природные и искусственные.

Отличия искусственной экосистемы от естественной:

· небольшое число видов (например, пшеница и некоторые виды сорных растений на пшеничном поле и связанные с ними животные);

· преобладание организмов одного или нескольких видов (пшеница в поле);

· короткие цепи питания из-за небольшого числа видов;

· незамкнутый круговорот веществ вследствие значительного выноса органических веществ и изъятия их из круговорота в виде урожая;

· невысокая устойчивость и неспособность к самостоятельному существованию без поддержки человека.

Экологическая надежность - способность экосистемы относительно полно самовосстанавливаться и саморегулироваться (в пределах естественных для системы суточных, сезонных, межгодовых и вековых колебаний) в течение сукцессионного или эволюционного отрезка ее существования.

Список литературы

1. Акимова Т.А., Экология: Учебник для вузов. - М., 2000

2. Передельский Л.В., Коробкин В.И. Экология в вопросах и ответах. - Ростов н/Д., 2002

3. Реймерс Н. Экология. - М., 1998

4. Рыбалко В.А. Проблема бездомных животных: Цикл статей. - М., 2009

5. Сукачев В.Н. Основы экологии. Учебное пособие для вузов. - М., 2001

6. http://www.admtyumen.ru