Популяция как биологическая система

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Понятие популяции

2. Конкуренция и виды конкуренции

3. Пищевые цепи

4. Экологические факторы, действующие на жизнедеятельность организмов

5. Природные ресурсы и их виды

Заключение

Введение

Все взаимосвязано со всем - гласит первый экологический закон. Значит, и шага нельзя ступить, не задев, а порой и не нарушив чего-либо из окружающей среды. Каждый шаг человека по обычной лужайке - это десятки погубленных микроорганизмов, спугнутых насекомых, изменяющих миграционные пути, а может быть, и снижающих свою естественную продуктивность. Уже в прошлом веке возникла тревога человека за судьбу планеты, а в текущем столетии дело дошло до кризиса мировой экологической системы из-за возрастания нагрузок на природную среду. Загрязнение окружающей среды, истощение природных ресурсов и нарушения экологических связей в экосистемах стали глобальными проблемами. И если человечество будет продолжать идти по нынешнему пути развития, то его гибель, как считают ведущие экологи мира, через два-три поколения неизбежна. Несмотря на принимаемые белорусским государством меры по оздоровлению окружающей среды, экологические отношения по-прежнему продолжают развиваться в неблагоприятном для природы и общества направлении: а) все так же преобладает ведомственный подход, в результате чего каждый эколог пользователь эксплуатирует природные богатства, исходя из своих ведомственных интересов;6) применяется так называемый ресурсный подход к эколого-пользованию, вследствие чего вне правовой защиты остаются многие экологические связи природные объекты, не имеющие ресурсный ценности А ведь, например, истребление хищных животных, не обладающих ресурсовой ценностью, наносит определенный экологический вред. Взаимодействие общества природы перешагнуло грань прежнего равновесия еще в прошлом веке, а в настоящий момент уже невозможно обойтись. Без надлежащего правового вмешательства в данную сферу отличии от правовой литературы, где природные объекты исследуются, исходя из их экономической ценности для общества, каждый природный объект должен изучаться в совокупности всех его элементов, которые влияют на жизнедеятельность всей окружающей среды в целом. В настоящее время, в период надвигающегося экологического кризиса на всей планете, всем ныне живущим необходимо решить задачи перехода от эксплуатации и завоевания Природы к ее сохранению и сотрудничеству с ней. В этих условиях экология человека приобретает особо важное значение, поскольку нормальные условия его существования прямо зависят от того, насколько человек вписывается в природу, способен познать ее законы и творчески использовать их в своей жизни. Все более интенсивно потребляя природные ресурсы с помощью колоссально возрастающих по своей мощи технических средств, человечество в прогрессирующей форме улучшало условия развития своей цивилизации и своего роста как биологического вида Homo sapiens. Однако, «завоевывая» природу, оно в значительной мере подорвало естественные основы собственной жизнедеятельности, что создало напряженную и во многих случаях кризисную ситуацию во взаимодействии человека и природы, чреватую большими опасностями для будущего цивилизации. Это наглядно обнаруживается, например, при рассмотрении проблем природных ресурсов, энергетики, продовольствия, качества окружающей среды в ее связи с дальнейшим индустриальным развитием в мире и ростом народонаселения. Взаимозависимые изменения привели к возникновению новых связей между глобальной экономикой и глобальной экологией. В прошлом у нас вызывали тревогу последствия экономического роста для окружающей среды. Теперь нас не могут не тревожить последствия «экологического стресса» - ухудшение качества почв, водного режима, состояния атмосферы и лесов - для экономического развития в будущем. Сейчас становится все более ясным, что источники и причины загрязнения гораздо более разнообразны, сложны и взаимосвязаны, а последствия загрязнения носят более широкий, кумулятивный и хронический характер, чем это считалось ранее. В науке уже даже сформулировано определение антропогенного загрязнения окружающей среды. Это физико-химическое и биологическое изменение качества окружающей среды (атмосферного воздуха, вод, почв) в результате хозяйственной или иной деятельности, превышающее установленные нормативы вредного воздействия на окружающую среду и создающее угрозу здоровью человека, состоянию растительного и животного мира, материальным ценностям. Экология, как и всякая наука, имеет два аспекта. Один - это стремление к познанию ради самого познания, и в этом плане на первое место ставится поиск закономерностей развития природы, а также их объяснение; другой - применение собранных знаний для решения проблем, связанных с окружающей средой. Стремительное повышение значимости экологии объясняется тем, что ни один из вопросов огромной практической важности в настоящее время нельзя решить без учета связей между живыми и неживыми компонентами природы. Практический выход экологии можно видеть прежде всего в решении вопросов природопользования; именно она должна создать научную основу эксплуатации природных ресурсов. Мы можем констатировать, что пренебрежение законами, лежащими в основе естественных природных процессов, привело к серьезному конфликту человека и природы. «Совершенно ясно, - пишет американский эколог Р. Риклефс, что никаких очевидных способов исправить нанесенный природе вред не существует, да и обвинение, предъявляемое человеку за его возмутительное отношение к среде, следует строить не на столь очевидных фактах, как сбрасывание в реки сточных вод, опрыскивание посевов пестицидами, ружья и гарпуны охотников, выхлопные газы автомашин, расползающиеся во все стороны пригороды. Человеку следует предъявить обвинение в том, что он не сумел с должным вниманием отнестись к законам, лежащим в основе экономики природы».

1. Понятие популяции

Объектом изучения демоэкологии, или популяционной экологии, служит популяция. Ее определяют как группу организмов одного вида (внутри которой особи могут обмениваться генетической информацией), занимающую конкретное пространство и функционирующую как часть биотического сообщества. Популяция характеризуется рядом признаков; единственным их носителем является группа, но не особи в этой группе.

Популяция - это совокупность особей одного вида, обитающих на определенной территории, свободно скрещивающихся между собой и частично или полностью изолированных от других популяций. Популяция обладает только ей присущими особенностями: численностью, плотностью, пространственным распределением особей. Различают возрастную, половую, размерную структуру популяции. Соотношение разных по возрасту и полу групп в популяции определяют ее основные функции. Соотношение разных возрастных групп зависит от двух причин: от особенностей жизненного цикла вида и от внешних условий. Состав. Условно в популяции можно выделить три экологические возрастные группы: пререпродуктивная - группа особей, возраст которых не достиг способности воспроизведения; репродуктивная - группа, воспроизводящая новые особи; пострепродуктивная - особи, утратившие способность участвовать в воспроизведении новых поколений. Длительность этих возрастов по отношению к общей продолжительности жизни сильно варьирует у разных организмов. Выделяют виды с простой возрастной структурой, когда популяция представлена организмами одного возраста, и виды со сложной возрастной структурой, когда в популяции представлены все возрастные группы или одновременно живут несколько поколений. Численность и плотность выражают количественные характеристики популяции как целого. Численность популяции выражается числом особей данного вида, обитающих на единице занимаемой ею площади. Динамика численности популяций во времени определяется соотношением показателей рождаемости, смертности, выживаемости, которые в свою очередь определяются условиями жизни. Плотность популяции - это величина популяции, отнесенная к единице пространства: число особей, или биомасса, популяции на единицу площади или объема. Плотность зависит от трофического уровня, на котором находится популяция. Чем ниже трофический уровень, тем выше плотность. У многих видов в тех или иных условиях рождаются преимущественно самцы или самки, а иногда особи, неспособные к воспроизведению. У тлей, например, летом, сменяют друг друга поколения, состоящие из одних самок. При неблагоприятных условиях появляются самцы. У некоторых брюхоногих моллюсков, многощетинковых червей, рыб, ракообразных происходит изменение пола особи с возрастом.

Типы пространственного распределения особей в популяциях.

Типы пространственного распределения особей в популяциях:

1) равномерный - равное удаление каждой особи от всех соседних (в природе встречается редко);

2) случайный (диффузный) - встречается чаще;

3) мозаичный (агрегированный) - характерен для высших животных.

Участок обитания играет биологическую роль в жизни животных. Они хорошо исследуют территорию обитания, перемещаются по своим тропам, выбирают места укрытия, формируют запасы корма. Обеспеченность кормом, количество убежищ, мест, пригодных для создания гнезд, нор, - все эти факторы определяют приуроченность участка к определенному месту. Существование животных, птиц, рыб в составе группы имеет биологические преимущества: уменьшение затрат на добычу корма, своевременное обнаружение хищника, организация обороны от его нападения, возможность обучения молодых особей группы. В стадах, стаях существуют индивидуальная дистанция, которую соблюдают особи по отношению друг к другу, и синхронизация действий при движении (перелетах] популяции. Важным фактором поддержания целостности стада как функциональной популяционной системы является поддержание информационных контактов. Информация передается звуками, запахами, через следы, тропы, норы, гнезда, фекалии, электрическими разрядами (некоторые рыбы), механическими колебаниями воды (беспозвоночные). Часто происходит сближение внутрипопуляционных группировок - перекрывание территорий.

2. Конкуренция и виды конкуренции

Конкуренция - взаимодействие организмов, проявляющееся во взаимном угнетении друг друга из-за потребности в одном и том же ресурсе - потребляемом компоненте среды. Конкуренция - биотический фактор - возникает в результате нехватки ресурса или его ограниченной доступности. Таким ресурсом может быть объект питания для животных, элементы минерального питания для растений (соединения фосфора, азота, калия и др.), пространство для устройства гнезда, норы, количество света и влаги и т.д.

Конкуренция бывает:

1) межвидовой - распространяется практически на все виды организмов. Формы проявления - от жестокой борьбы до почти мирного сосуществования. Выигрывает в борьбе вид, который в данных экологических условиях имеет хотя бы небольшие преимущества перед другим видом. Например, в результате конкуренции двух сходных видов растений, произрастающих в одной среде, победу одерживает тот вид, который раньше достигнет яруса, имеющего лучшую освещенность. Итог межвидовой конкуренции - вытеснение одного из двух видов из сообщества или расхождение этих видов по различным экологическим нишам. Межвидовая конкуренция играет важную роль в формировании облика природного сообщества;

2) внутривидовая - борьба за территорию, участок обитания, охрана индивидуального охотничьего участка (территориальность). У растений территорию занимает вид - часть популяции, у животных - особь. Борьба особи за территорию может осуществляться простым пением, угрожающими позами. Об интенсивности внутривидовой конкуренции можно судить по тому, как снижается скорость роста популяции - падает рождаемость и растет смертность - при увеличении ее плотности. Территориальность является способом не допустить слишком высокой плотности особей своего вида и сохранить кормовую базу для себя и потомства. Согласно математической модели, развитой и подтвержденной экспериментально русским ученым Г.Ф. Гаузе, сформулирован принцип конкурентного исключения (теорема Гаузе), который гласит: «Два вида, конкурирующие за один ресурс, не могут существовать в гомогенной среде, и исход конкуренции определяется соотношением интенсивности самоограничения каждой из популяций и их взаимоотношений». Принцип в последнее время оспаривается. Сосуществование конкурирующих видов (несоблюдение закона Гаузе) происходит по следующим причинам:

1) популяции разных видов ограничены разными ресурсами;

2) хищник преимущественно выедает более сильного конкурента;

3) конкурентное преимущество видов изменяется в зависимости от непостоянства внешних условий;

4) популяции разных видов разделены в пространстве и времени.

Устойчивые биогеохимические циклы вещества и энергии в биосфере нашей планеты формируются вследствие биологического разнообразия потребляемого организмами набора веществ и выделяемых в природную среду продуктов жизнедеятельности. Базу биологического круговорота веществ составляют трофические уровни, которые представлены конкретными видами живых организмов, делящимися на три основные группы: продуценты, консументы и редуценты. Трофический уровень составляют популяции организмов, выполняющих в экосистеме одинаковые трофические функции и имеющих различный видовой состав (от греч. trophe - «питание»). Первый трофический уровень - уровень первичной продукции - образуют автотрофы. Это организмы, которые синтезируют органические вещества (углеводы, жиры, белки, нуклеиновые кислоты) из неорганических соединений, используя энергию Солнца. Первичная продукция - это биомасса растительных тканей. Первичные продуценты - растения, фотоавтотрофные бактерии и хемосинтезирующие бактерии (хемотрофы). Хемотрофы - микроорганизмы, синтезирующие органическое вещество за счет энергии окисления аммиака, сероводорода и других веществ, имеющихся в воде и почве. Второй трофический уровень представляют консументы (гетеротрофы):

1) первого порядка - фитофаги - используют в качестве пищи растения;

2) второго порядка - питаются животной пищей.

Консументы - животные, бактерии, грибы, паразитические и насекомоядные растения - накапливают в тканях своего тела энергию, которая используется в пищу консументами высших порядков. Эта энергия составляет вторичную продукцию экосистемы. На третьем трофическом уровне - редуценты. Это организмы, разлагающие до минеральных веществ, диоксида углерода и воды отходы жизнедеятельности и отмершие организмы. Консументы также участвуют в минерализации органических веществ. Все организмы используют в пищу биомассу предыдущих трофических уровней, теряя энергию с потерями на дыхание, обогрев тела, на различные формы деятельности, на выделение экскрементов. Между видами разных трофических уровней существуют взаимоотношения, образующие систему трофических цепей (цепей питания). Использование ресурсов на каждом трофическом уровне зависит от видового разнообразия экосистемы. Видовое разнообразие может снижаться в зонах загрязнения, вызывая упрощение трофической структуры. Сегодня фиксируются нарушения структуры биоценозов вследствие загрязнения окружающей природной среды. Токсиканты передаются по цепям питания и способствуют гибели животных, птиц, гидробионтов, а также накапливаются в пищевых продуктах, потребляемых человеком. Скорость образования биомассы первичными продуцентами (растениями) называют первичной продукцией. Первичная продукция - продукция автотрофных организмов. Автотрофы занимают первый трофический уровень. Перевод слова с греческого: avto - «сам», trophe - «питание», т.е. самопитающиеся. Биосферная функция автотрофных организмов - вовлечение неживой природы в состав тканей организмов, в биологический круговорот.95% всех живых организмов в биосфере составляет масса автотрофовпродуцентов. Основная роль в живом веществе Земли принадлежит автотрофным растениям суши. Автотрофные организмы (первичные продуценты) синтезируют органическое вещество из неорганических составляющих с использованием внешних источников энергии. Распределение автотрофных организмов географически неравномерно и зависит от количества тепла и влаги. Максимум запасов фитомассы приходится на область тропиков, где первичная продуктивность достигает 650 т/га. Запасы фитомассы в полярных и пустынных областях составляют 1 - 2 т/га. Годовая продукция наземной растительности составляет 180 - 200 млрд т. Фитомасса Мирового океана, состоящая из водорослей и фитопланктона, невелика, так как быстро вовлекается в цепи питания. Максимум фитомассы достигается в умеренном поясе. Приток питательных веществ с континентов обеспечивает насыщенные жизнью зоны океанов вблизи берегов. Годовая продукция фитомассы океана составляет около 50100 млрд т.Продуценты по характеру источника энергии для синтеза делятся на фотоавтотрофы и хемоавтотрофы. Фотоавтотрофы используют для синтеза энергию солнечного излучения (длина волны 380710 нм) и диоксид углерода, воду, азот, фосфор, калий и другие элементы минерального питания. Фотоавтотрофы - это зеленые растения. Автотрофыфотосинтетики играют большую роль в высвобождении молекулярного кислорода. Выработка кислорода в наземных экосистемах осуществляется только растениями. В водной среде к фотосинтезу способны цианобактерий, но они не выделяют кислород. Хемоавтотрофы используют энергию химических связей в процессах синтеза органического вещества. Кхемоавтотрофам относятся прокариоты: бактерии, архебактерий и отчасти синезеленые водоросли. В процессе окисления минеральных веществ аммиак окисляется до нитритов, затем до нитратов, закисное железо - до окисного, сероводород - до сульфатов. Некоторые живые организмы, сочетающие свойства автотрофности с использованием в пищу готовых органических веществ, называют миксотрофами. Типичный представитель миксотрофов - омела. Реакция синтеза органических веществ с помощью световой энергии называется фотосинтезом. В ходе фотосинтеза усваивается порядка 200 млрд т СО2 и выделяется около 145 млрд т свободного кислорода. Поток солнечной энергии, используемой для фотосинтеза, может быть прямым либо отраженным от других предметов, сквозь них прошедшим. Зеленым листом поглощается в среднем 75% падающей на него лучистой энергии, но на фотосинтез используется только небольшая ее часть. На уровень фотосинтеза влияют внешние факторы - температура, свет, диоксид углерода и кислород. Оптимальными температурными условиями являются тепловые условия, при которых фотосинтез достигает 90% своей максимальной величины. Повышение концентрации СО2 в атмосфере ведет к усилению фотосинтеза (до определенного предела). Недостаток воды может быть ограничителем процесса фотосинтеза.

Диоксид углерода и вода - основные исходные вещества, которые используются для фотосинтеза, осуществляемого пигментной системой - хлорофиллом (в некоторых случаях его аналогами). Хлорофилл придает листьям растений зеленую окраску. Процесс фотосинтеза выражается через уравнение: солнечная энергия

6СО2 + 12Н2ОС6 Н12О6 + 6О2 + 6Н2О.

Продукты реакции фотосинтеза - вода, кислород и углеводы, молекулы которых обладают богатой энергией. Кислород возвращается в атмосферу через мелкие поры в листьях растений - устьица, а углеводы становятся со временем пищей для консументов. В результате фотосинтеза накапливается первичная продукция - биомасса растений. Современный газовый состав атмосферы образовался в результате процесса фотосинтеза. Благодаря процессу фотосинтеза замыкается круговорот углерода в биосфере. В результате деятельности фотосинтезирующих организмов появился кислород, играющий важнейшую роль в жизни большинства живых организмов. Кислород под действием ультрафиолетовых лучей превращается в озон. Озоновый слой планеты является экраном, отражающим губительные ультрафиолетовые солнечные лучи. Процессы фотосинтеза протекают и у прокариот - бактерий, архебактерий, цианобактерий, использующих для этой функции пигмент бактериохлорин и не выделяющих в окружающую среду кислород. Среди прокариот распространены также различные формы хемосинтеза. Микроорганизмы, в ходе своей жизнедеятельности осуществляющие процесс синтеза органических веществ из углекислого газа за счет энергии окисления аммиака, сероводорода и других веществ, называются хемотрофами. Хемотрофы являются начальным этапом круговорота веществ в экосистемах районов геотермальных источников.

3. Пищевые цепи

Пищевые цепи - трофические цепи - включают ряд видов или их групп, каждое предыдущее звено в котором служит пищей для следующего. Всех первичных консументов независимо от размеров и места обитания можно считать растительноядными животными на пастбище. От растений через таких животных, называемых пасущимися, идет поток энергии. Этот поток обозначается пастбищной пищевой цепью. В пастбищных пищевых цепях наблюдается явление «выедания» в результате повышения плотности популяций. Несмотря на большое количество растительноядных животных, масса наземных растений очень велика. Между членами трофической цепи складываются сложные отношения, которые прошли длительный путь совместной эволюции. При возрастании плотности популяции включаются регулирующие механизмы, которые закономерно сменяют друг друга. В результате этого растения выработали средства защиты от потребителей - защитные покровы, химические вещества, делающие их несъедобными для консументов. В ответ на повышение плотности жертв возрастает их потребление каждой особью хищника (до определенных пределов). При высокой плотности популяции влияют на ее динамику различные инфекционные заболевания. Так работает защита пастбищных цепей от выедания. Связь типа регуляции с положением вида в трофической цепи проявляется только в среднем и только в наземных экосистемах. Напротив, основные продуценты водной среды - микроскопические планктонные водоросли - могут сильно выедаться зоопланктоном. Организмы, использующие в качестве пищи мертвое органическое вещество (трупы, фекалии, растительный опад и т.п.), называются редуцентами. Поток энергии от мертвого органического вещества - детрита - до полного использования и рассеивания в виде тепла при дыхании, называется детритной пищевой цепью. Животные участвуют на первых стадиях разложения - они измельчают ткани пищевых объектов, разлагая в процессе пищеварения молекулы белков, углеводов. Основная часть процесса деструкции идет в почве. В категорию редуцентов входят многие виды бактерий, грибов и актиномицетов и простейших, завершающих минерализацию органического вещества. Энергия в цепях разложения частично аккумулируется в составе тканей организмов-редуцентов, тела которых после гибели также попадают в цикл редукции. При определенных условиях (недостатке кислорода, повышенной кислотности, высокой влажности, мерзлоте) редукция в почве замедляется и происходит накопление не полностью переработанного высокоэнергоемкого вещества, превращающегося со временем в торф, нефть и уголь.

Окружающая среда служит источником необходимых веществ для процессов обмена в организме. Комплекс факторов естественной среды обитания воздействует на живой организм. Поэтому любой организм адаптируется к факторам среды.

4. Экологические факторы, действующие на жизнедеятельность организмов

Важнейшие экологические факторы, действующие на жизнедеятельность организмов, следующие:

Температура. Влияет на скорость обменных процессов. Существуют верхний и нижний температурный пороги жизни. Эти пороги неодинаковы для разных видов живых организмов. Ряд видов бактерий обитают в горячих источниках с температурой воды 70 "С, растения степей, саванн и пустынь выдерживают нагревание до 5060 "С, растения влажных тропических лесов, водоросли теплых морей погибают при температуре чуть выше 0°С, морозоустойчивые формы растений выдерживают полное зимнее промерзание.

Вода и минеральные соли. Вода составляет основную массу организмов растений и животных (5080%, у ряда видов до 95%). Водный обмен организма со средой складывается из двух процессов:

1) поступления воды в организм - в виде питья из источников, в виде росы, тумана, дождя, с пищей;

2) отдачи ее во внешнюю среду - с мочой, экскрементами, путем испарения.

Осадки определяют режим водоемов, почвенной влаги и влажности воздуха. Необходимое условие нормальных функций организма - определенный набор солей, входящих в ткани и играющих важную роль в обменных механизмах клеток. Многие растения (суккуленты и склерофиты) приспособились к жизни в условиях постоянного и регулярного дефицита влаги, на засоленных почвах (растения-галофиты). Пустынные животные адаптируются к водному голоданию. Изменение содержания солей в пище вызывает у млекопитающих-фитофагов также ряд адаптивных реакций.

Кислород. Кислород необходим абсолютному большинству живых организмов, в том числе высшим растениям и животным, для получения энергии в результате аэробного окисления органических веществ. У растений дыхание осуществляется всеми органами и тканями. Организмы, обитающие в водной среде, используют специальные органы дыхания (жабры) либо извлекают его всей поверхностью тела. В транспорте кислорода принимают участие дыхательные пигменты (гемоглобин) крови. У обитателей воздушной среды увеличена дыхательная поверхность и активизирована вентиляция легких. У видов, обитающих в высокогорных районах, повышено содержание гемоглобина и эритроцитов. У ныряющих животных запасы кислорода накапливаются в крови и мышцах.

Свет. Большинству видов растений и животных свойственны суточная периодичность проявления активности, сезонный характер репродукции. Человечество вносит косвенные изменения в состав и условия существования природных сообществ всеми формами своей деятельности, приобретающей глобальный характер. Производство и применение фреонов (хлорфторуглеводородов) привело к истощению озонового слоя, особенно в районах полюсов. Функция озонового слоя - защитного экрана на пути ультрафиолетового излучения, губительного для живых организмов, ослабевает. Существенно изменяется состав атмосферного воздуха планеты благодаря увеличению выбросов диоксида углерода и аэрозолей, что ведет к чрезмерному поглощению воздухом теплового излучения Земли - созданию «парникового эффекта». В результате потепления климата прогнозируются таяние ледников, подъем вод Мирового океана, затопление большой площади материков. Дальнейшие последствия этого процесса трудно предсказать. Ежегодно на материки обрушиваются стихийные бедствия: наводнения, землетрясения, ураганы и смерчи, сильнейшие засухи, стремительные увеличения популяций вредителей, уничтожающих сельскохозяйственные и лесные угодья. Огромный вред наносят окружающей природной среде ТЭЦ, ГЭС, АЭС, ТЭС. Строительство этих объектов коренным образом меняет ландшафт, плотины перегораживают пути миграции поднимающихся на нерест рыб, образуя искусственные водохранилища, выбросы продуктов сгорания загрязняют атмосферный воздух, отходы отработанного ядерного топлива пополняют объекты их временного захоронения. Добыча полезных ископаемых ведет к истощению разведанных ресурсов, образованию техногенного ландшафта, состоящего из безжизненных отвалов пустых пород, покрывающих плодородные почвы. Нормальное функционирование природных экосистем невозможно без лесных сообществ, которые катастрофически уничтожаются. Этот процесс сопровождается утратой видового разнообразия. Процесс синантропизации животных и птиц сопровождается бурным ростом популяций этих видов. Растет количество видов интродуцентов, вытесняющих естественных обитателей экосистем. Загрязнение вод Мирового океана стоками также является экологической проблемой, состоящей в аккумуляции токсичных веществ в организмах гидробионтов. Загрязнение водных объектов в результате разлива нефти и нефтепродуктов приводит к массовой гибели животных и птиц. Особая опасность заключается в проникновении в подземные воды пестицидов, гербицидов, солей тяжелых металлов, радиоактивных загрязнений. Экологической проблемой глобального характера являются общее ухудшение состояния здоровья населения планеты: высокая смертность, патологические изменения у новорожденных детей, распространение инфекций.

Виды антропогенных воздействий на природу:

1) хищническое использование биологических ресурсов планеты, сопровождающееся истреблением представителей флоры и фауны;

2) различного рода загрязнения компонентов биосферы в результате выбросов в атмосферный воздух, сброса токсичных веществ, стоков, загрязнение почвы при добыче полезных ископаемых, в результате сельскохозяйственной деятельности, биологическое засорение почв.

В результате эксплуатации биологических ресурсов человеком истреблены сотни видов крупных млекопитающих, птиц. Неумеренная охота и борьба с вредителями нарушили механизмы воспроизводства популяций и явились причинами исчезновения с лица земли многих видов. Истребление лесов происходило ради получения древесины. Утрачены многие формы растительности. Рост промышленных предприятий, развитие всех видов транспорта, урбанизация влияют на процессы круговорота веществ в биосфере.

Наблюдается изменение исходного естественного газового состава атмосферы - уменьшение кислорода и существенное увеличение СО2. Результат процесса возрастания содержания СО2 в атмосфере - «парниковый эффект». Промышленные предприятия выбрасывают в воздух миллионы тонн пыли, токсичных газов, золы. Все виды транспорта загрязняют вредными выбросами атмосферный воздух, водные объекты и почвы. В результате сельскохозяйственной деятельности человека происходит загрязнение почв и грунтовых вод гербицидами, ядохимикатами, минеральными удобрениями. При использовании пестицидов в широких масштабах нарушается общая структура биоценоза (происходит повышение численности вредителей), происходит накопление токсинов в пищевых продуктах, потребляемых человеком. Добыча полезных ископаемых сопровождается нарушением ландшафтов, загрязнением буровыми растворами, образованием отвалов пустых пород, скрывающих под собой плодородные слои почв. Рост промышленности и урбанизация стали причинами загрязнения рек, озер и других континентальных водоемов промышленными и бытовыми стоками. Особую опасность для водных биоценозов представляют токсины, нефтепродукты, ПАВ, соли тяжелых металлов. Обилие органических веществ ведет к эвтрификации водоемов и гибели ценных видов рыб, ухудшению питьевых качеств воды. В результате снижения уровня биологической самоочистки вод часть загрязнений из пресноводных объектов попадает в моря и океаны. Ежегодно в воды Мирового океана попадает, до 10 млн т нефти и нефтепродуктов, нарушая условия существования планктона и других гидробионтов.

популяция пищевой цепь антропогенный

5. Природные ресурсы и их виды

Природные ресурсы - важнейшие компоненты окружающей человека среды, используемые для удовлетворения всевозможных материальных и культурных потребностей общества. По природным группам природные ресурсы делятся на минеральные, растительные, животного мира, климатические, ресурсы энергии природных процессов. Солнечная энергия, энергия приливов, текущей воды и тепло земных недр являются неисчерпаемыми ресурсами, так как использование их человеком не приводит к видимому истощению как сегодня, так и в будущем. Исчерпаемые ресурсы подразделяются на возобновимые и невозобновимые. К возобновимым природным ресурсам относятся чистый воздух, пресная вода, плодородие почв, растения и животные. Полезные ископаемые, добываемые человеком, являются невозобновимыми природными ресурсами. Сроки потребления их несоизмеримы со сроками самовосстановления (каменный уголь, нефть, природный газ и т.д.)

Можно разделить природные ресурсы:

1) на заменимые. Например, использование в качестве источника энергии вместо полезных ископаемых энергии ветра и Солнца;

2) незаменимые - пресная вода, атмосферный воздух и др.;

3) реальные - те природные ископаемые, которые используются сегодня;

4) потенциальные - ресурсы, которые на данном уровне развития производительных сил нельзя освоить, но их запасы уже определены человеком.

Чтобы избежать тяжелых экологических последствий нерационального природопользования, необходимо разумно сочетать экологические интересы общества с экономическими. Направления рационального использования и охраны природных ресурсов построены на следующих правилах:

1) темпы потребления возобновимых ресурсов не должны превышать темпов их самовосстановления;

2) темпы потребления невозобновимых ресурсов не должны превышать темпов их замены возобновимыми ресурсами;

3) предельная интенсивность поступления в природную среду загрязняющих веществ с выбросами, сточными водами и отходами не должна превышать темпов их переработки и обезвреживания в природных, водных и наземных экосистемах. Охрана и восстановление природных ресурсов невозможны без локального и глобального экологического мониторинга - измерения и контроля их состояния, расширения и увеличения числа заповедных зон, уникальных природных комплексов, восстановления лесов, эффективной, максимально глубокой переработки уже добытых полезных ископаемых, развития безотходного производства. Тепловой, энергетический баланс между биосферой и космическим пространством, энергетические процессы в экосистемах, антиэнтропийные процессы в живом веществе и энергетика отдельных живых организмов составляют энергетику биосферы. Любое нарушение целостности участка биосферы влечет за собой разнообразные процессы, ведущие к частичной деструкции среды. Мировой энергетический баланс производства первичных энергоресурсов составляют: органическое топливо (уголь, сланцы, торф), жидкое топливо - нефть, природный и нефтяной газ. На энергию, полученную с использованием нетрадиционных источников (ветра, солнечной энергии, приливов, тепла недр), приходится 1, 01, 5% от всего мирового объема. Используются первичные источники энергии в основном на производство электроэнергии, на обеспечение движения транспорта, для работы промышленных предприятий и для обеспечения потребностей коммунально-бытового хозяйства общества людей. Любая энергоустановка оказывает воздействие на окружающую природную среду. Это выражается через изъятие больших территорий, образование различных отходов, выбросов в атмосферу, нарушение гидрологического режима водных объектов, загрязнение тепловое, радиационное, шумовое, электромагнитное. Виды в естественной природе не разрушают среду своего обитания, так как это грозит им вымиранием. И лишь только человек на протяжении всего существования своего вида занимается приспособлением окружающей среды к удовлетворению своих потребностей. Такому хозяйствованию есть предел. Преобразование природы ограничено действием законов, правил и принципов экологии и природопользования. При получении из природных систем полезной продукции на ее единицу в среднем затрачивается все больше энергии. Рост энергетических затрат не может продолжаться бесконечно. Здесь уместно вспомнить один из законов Б. Коммонера: «Ничто не дается даром». Согласно Закону пирамиды энергий (Р. Линдемана) с одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой ее уровень в среднем не более 10% энергии. Говорить о «круговороте энергии» нельзя, поскольку в обратный поток поступает ничтожное количество изначально вовлеченной энергии (не более 0, 25%).Человек в своей хозяйственной деятельности должен учитывать все эти факторы. Потребности человека в некоторых жизненных благах могут до определенной степени заменяться более полным удовлетворением других потребностей (замещение физических потребностей духовными).

Заключение

Вопрос о том, как эволюционируют экосистемы, очень важен, поскольку его решение - ключ к пониманию существующего разнообразия сообществ живых организмов на нашей планете, смены флоры и фауны в ходе ее геологической истории. В основе эволюции живых организмов лежит естественный отбор, действующий на видовом или более низких уровнях. Но естественный отбор играет также важную роль и на уровне экосистем. Его можно подразделить на взаимный отбор зависящих друг от друга автотрофов и гетеротрофов (коэволюция) и групповой отбор, который ведет к сохранению признаков, благоприятных для экосистемы в целом, даже если они неблагоприятны для конкретных носителей этих признаков. В самом широком смысле коэволюция означает совместную эволюцию двух(или более) таксонов, которые объединены тесными экологическими связями, некоторые не обмениваются генами. Естественный отбор, действующий в популяции хищников, будет постоянно увеличивать эффективность поиска, ловли и поедания добычи. Но в ответ на это в популяции жертвы совершенствуются приспособления, позволяющие особям избежать поимки и уничтожения. Следовательно, в процессе эволюции взаимоотношений «хищник-жертва» жертва действует так, чтобы освободиться от взаимодействия, а хищник - так, чтобы постоянно его поддерживать.

Существуют бесчисленные способы, позволяющие жертвам противостоять давлению хищников. Их можно свести к следующим категориям: защитное поведение (бегство, затаивание, использование убежищ и т.п.), защитная форма и окраска (покровительственная, отпугивающая, предупреждающая, мимикрия), несъедобность или ядовитость (обычно в сочетании с предупреждающей окраской), родительское и социальное поведение (защита потомства, предупреждающие сигналы, совместная защита группы и т.п.).

Защитные средства растений включают: жесткие листья, шипы и колючки, ядовитость, репеллентные и ингибирующие питание животных вещества. Хищники и другие «эксплуататоры» имеют не менее изощренные способы настигнуть жертву. Вспомним, например, общественное охотничье поведение львов и волков, загнутые ядовитые зубы змей, длинные липкие языки лягушек, жаб и ящериц, а также пауков и их паутину, глубоководную рыбу-удильщика или удавов, которые душат свои жертвы.

Размещено на Allbest.ru