Лекция 10. Динамика экосистем. - раздел Экология, ЛЕКЦИЯ 1. ЭКОЛОГИЯ КАК НАУКА. История развития экологических учений
Устойчивость И Сбалансированность Процессов, Протекающих В Э...
Устойчивость и сбалансированность процессов, протекающих в экосистемах, позволяет констатировать, что им в целом свойственно состояние гомеостаза, подобно входящим в их состав популяциям и каждому живому организму. Нестабильность среды обитания в экосистемах компенсируется биоценотическими адаптивными механизмами.
При незначительных нарушениях условий в экосистеме на фоне неизменных средних характеристик среды принципиальная структура биоценоза сохраняется за счет функциональной адаптации. При более существенном нарушении состава биоценоза возникают неустойчивые, сменяющие друг друга сообщества. Этот процесс в идеальном случае ведет к восстановлению исходного типа экосистемы. Экологические сукцессии — одно из наиболее ярких выражений механизма поддержания гомеостаза на уровне экосистемы.
В естественной экосистеме постоянно поддерживается равновесие, исключающее необратимое уничтожение тех или иных звеньев трофической сети. Любая экосистема всегда сбалансирована и устойчива (гомеостатична), причем системы тем стабильнее во времени и пространстве, чем они сложнее.
Человек постоянно вмешивается в процессы, происходящие в экосистемах, влияя на них в целом и на отдельные звенья, создавая антропогенные помехи. Он все сильнее нарушает природные механизмы контроля или пытается заменять естественные механизмы на искусственные.
Экологическая сукцессия— развитие, при котором в пределах одной и той же территории (биотопа) происходит последовательная смена одного биоценоза другим в направлении повышения устойчивости экосистемы.
Сукцессионный ряд — цепь сменяющих друг друга биоценозов. Процессы сукцессии занимают определенные промежутки времени. Чаще всего это — годы и десятки лет, но встречаются и очень быстрые смены сообществ, например, во временных водоемах, и очень медленные — вековые изменения экосистем, связанные с эволюцией на Земле. Сукцессия завершается формированием сообщества, наиболее адаптированного по отношению к комплексу сложившихся климатических условий. Такое сообщество было названо Ф. Клементсом климакс-формацией или просто климаксом, хотя в современной литературе по экологии иногда встречается и другой термин-синоним — зрелое сообщество.
Причиной начала процесса сукцессии в ряде случаев являются изменения фундаментальных свойств среды обитания, возникающие под влиянием комплекса факторов. Такие факторы бывают естественными — отступление ледников, наводнения, землетрясения, извержения вулканов, пожары, а также антропогенными — расчистка лесных угодий, распашка участков степи, открытая добыча полезных ископаемых, создание прудов и водохранилищ, пожары, загрязнение экологических систем.
В зависимости от обстоятельств, предшествовавших началу процесса, сукцессии подразделяют на следующие:
• антропогенные, вызванные хозяйственной деятельностью человека, в том числе лаборогенные, связанные с трудовой деятельностью;
• катастрофические, связанные с какими-либо катастрофическими для экосистемы природными или антропогенными факторами;
• пирогенные, вызванные пожаром независимо от его причин;
• зоогенные (фитогенные), вызванные необычно сильным воздействием животных (растительности), как правило, в результате их массового размножения (в частности, завоза чуждых видов человеком).
По общему характеру сукцессии делят на первичные и вторичные.
Первичные сукцессии. Они начинаются на субстрате, не измененном (или почти не измененном) деятельностью живых организмов. Так, через серию промежуточных сообществ формируются устойчивые сообщества на скалах, песках, обрывах, остывшей вулканической лаве, глинах после отступления ледника или прохождения селя и т. п. Одна из основных функций сукцессии такого рода — постепенное накопление органических остатков и, как результат, создание (или изменение) почвы первичными колонистами или пионерными сообществами. Далее меняется гидрологический режим и происходят прочие изменения местообитания. Первичная сукцессия от голой скальной породы к зрелому лесу может занять от нескольких сотен до тысяч лет.
Вторичные сукцессииразвиваются на субстрате, первоначально измененном деятельностью комплекса живых организмов, существовавших на данном месте ранее — до пожара, наводнения, вырубки и т. п. В таких местах обычно почва или донные отложения не уничтожены, т. е. сохраняются богатые жизненные ресурсы и сукцессии чаще всего бывают восстановительными. Здесь в почве могут сохраняться семена, споры и органы вегетативного размножения, например корневища, которые будут влиять на сукцессию.
Смена фаз сукцессии идет в соответствии с определенными правилами. Каждая предыдущая фаза готовит среду для возникновения последующей, постепенно нарастают видовое многообразие и ярусность. Вслед за растениями в сукцессию вовлекаются представители животного мира, а развивающийся биоценоз становится более богатым видами; цепи питания в нем усложняются, развиваются и превращаются в сети питания. Активизируется деятельность редуцентов, возвращающих органическое вещество из почвы в состав биомассы, ее объем неуклонно растет. Процесс практически прекращается, когда добавление или исключение видов не приводит к изменению среды развивающейся экосистемы.
Деградационные сукцессии. Это специфическая форма смены сообществ, заключающаяся в последовательном использовании различными видами разлагающейся органики. Особенностями таких сукцессии является то, что сообщества состоят только из гетеротрофных организмов, а ход сукцессии направлен в сторону все большего структурного и химического упрощения скоплений органического вещества.
Все темы данного раздела:
Экология как наука.
Как уже отмечалось, термин «экология» появился во второй половине XIX в. В 1866 г. молодой немецкий биолог профессор Йенского университета Эрнест Геккель в своем фундаментальном труде «Всеобщая мор
Самовоспроизведение (репродукция).
2. Специфичность организации. Она характерна для любых организмов, в результате чего они имеют определенную форму и размеры. Единицей организации (структуры и функции) является кле
Лекция №4. Круговороты веществ в природе.
Для существования живой материи, кроме потока энергии высокого качества, нужен «строительный материал». Это необходимый набор химических элементов числом более 30 - 40 (углерод, водород, азот, фосф
ЛЕКЦИЯ №5. Экосистема: состав, структура, разнообразие
В процессе жизнедеятельности популяции, относящиеся к различным видам и заселяющие общие места обитания, неизбежно вступают во взаимоотношения. Это связано с питанием, совместным использованием
Лекция№7. Биотические связи организмов в биоценозах
Следует отметить, что на жизнедеятельность организмов влияют не только абиотические факторы. Различные живые организмы находятся в постоянном взаимодействии между собой. Совокупность воздействий од
ЛЕКЦИЯ №8. Трофические взаимодействия в экосистемах
По участию в биогенном круговороте веществ в биоценозе имеются три группы организмов: продуценты, консументы и редуценты..
Продуценты (производители) — автотрофные (самоп
Лекция №9. Пищевые цепи. Экологические пирамиды
В процессе питания энергия и вещество, содержащиеся в организмах одного трофического уровня, потребляются организмами другого уровня. Перенос энергии и вещества от продуцентов через ряд гетеротро
ЛЕКЦИЯ №11. Динамика популяций.
Если при незначительной эмиграции и иммиграции рождаемость превышает смертность, то популяция будет расти. Рост популяции является непрерывным процессом, если в ней существуют все
ЛЕКЦИЯ 12. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ.
Живые организмы не могут существовать вне окружающей их среды со всем многообразием ее природных элементов и условий. К элементам окружающей среды относят атмосфер
Основные свойства водной среды.
Плотность воды – это фактор, определяющий условия передвижения водных организмов и давление на разных глубинах. Для дистиллированной воды плотность равна 1 г/см3 при 4 °
Наземно-воздушная среда обитания
Наземно‑воздушная среда – самая сложная по экологическим условиям. Жизнь на суше потребовала таких приспособлений, которые оказались возможными лишь при достаточно высоком ур
Почва как среда обитания.
Почва представляет собой рыхлый тонкий поверхностный слой суши, контактирующий с воздушной средой. Несмотря на незначительную толщину, эта оболочка Земли играет важнейшую роль в распространении жиз
Организм как среда обитания.
Многие виды гетеротрофных организмов в течение всей жизни или части жизненного цикла обитают в других живых существах, тела которых служат для них средой, существенно отличающейся по свойствам от в
ЛЕКЦИЯ №14. Адаптации организмов к условиям среды.
Способность к адаптациям – одно из основных свойств жизни вообще, так как обеспечивает и саму возможность ее существования, возможность организмов выживать и размножаться. Адаптации проявляются на
Свет в жизни организмов
Спектр света и значение разного типа излучений:
Спектр света делится на несколько областей:
<150 нм – ионизирующая радиация – < 0,1%;
150-400 нм –
Адаптации к температуре.
Отбор и расселение видов в зонах с разной теплообеспеченностью шел в течение многих тысячелетий в направлении максимального выживания, как в условиях минимальных температур, так и в условиях максим
Адаптация к влажности и водному режиму.
По отношению к влажности различают эвригигробионтные и стеногигробионтные организмы. Первые живут в широком диапазоне содержания влаги, а для вторых она должна быть либо высокой, л
ЛЕКЦИЯ №15. Охрана атмосферного воздуха от загрязнения.
Любая производственная деятельность сопровождается загрязнением окружающей среды, в том числе одного из основных ее компонентов – атмосферного воздуха. Выбросы промы
Рассеивание загрязняющих веществ в атмосфере.
В первоначальный момент загрязняющее вещество, выбрасываемое из трубы, представляет собой клуб дыма (факел выброса). В случае, если вещество имеет плотность меньше или приблизительно равную плотнос
Санитарно-гигиенические нормативы качества воздуха. Понятие о ПДК.
В качестве определяющего показателя вредности в воздушной среде принята направленность биологического действия вещества: рефлекторная или резорбтивная. Рефлекторное (органолептическое
Санитарно-защитные зоны (СЗЗ).
СЗЗ – это пространство между границей территории (промплощадки) предприятия и жилой или ландшафтно-рекреационной, или курортной зоной либо зоной отдыха. Она создает
Очистка воздуха от газовых выбросов
Основным направлением охраны окружающей среды, в том числе и атмосферного воздуха от вредных выбросов должна быть разработка малоотходных и безотходных технологических процессов. Од
Сухие пылеуловители.
Весьма простыми устройствами являются пылеосадительные камеры, в которых за счет увеличения сечения воздуховода скорость пылевого потока резко падает, вследствие чего частицы пыл
Электрофильтры.
Наиболее совершенными и универсальными аппаратами для очистки выбросов от взвешенных частиц являются электрические фильтры, в основе работы которых лежит осаждение взвешенных част
Абсорбционная и адсорбционная очистка.
В целях очистки выбросов от газообразных примесей применяют методы хемосорбции, адсорбции, каталитического и термического окисления.
Хемосорбция основана н
Каталитические методы очистки.
Каталитический метод основан на превращении вредных компонентов промышленных выбросов в менее вредные или безвредные вешества в присутствии катализаторов. Иногда о
Основные сведения о гидросфере
Гидросфера — это совокупность всех вод Земли: материковых (глубинных, почвенных, поверхностных), океанических, атмосферных. Как особая водная оболочка Земли, здесь рассмат
Механические способы очистки сточных вод
Для механической очистки применяют следующие сооружения: решетки, на которых задерживаются грубые примеси размером больше 5 мм; си
Нейтрализация сточных вод
Реакция нейтрализация – это химическая реакция между веществами, имеющими свойства кислоты и основания, которая приводит к потере характерных свойств обоих соединений. Наиболее типичная реакция ней
Окислительно-воссановительная очистка сточных вод
Окисление и восстановление как метод очистки применяется для обезвреживания промышленных сточных вод от цианидов, сероводорода, сульфидов, соединений ртути, мышьяка, хрома. В процессе окисления т
Коагуляция
Коагуляция - это процесс укрупнения коллоидных частиц в жидкости за счет электростатических сил межмолекулярного взаимодействия. В результате коагуляции образуются агрегаты – более
Экстракция
При относительно высоком содержание в производственных сточных водах растворенных органических веществ, представляющих техническую ценность (например, фенолы и жирные кислоты), эффективным методом
Ионный обмен
Ионный обмен представляет собой процесс взаимодействия раствора с твердой фазой, обладающей свойствами обменивать собственные ионы на другие ионы в растворе. Вещества, составляющи
Биохимические (биологические) методы очистки.
Эти методы применяют для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от многих растворенных органических и некоторых неорганических (сероводорода, аммиака, сульфидов, нитритов и др.)
ЛЕКЦИЯ №18. Кислотные осадки.
При конденсации водяного пара в атмосфере образуется дождевая вода, изначально она имеет нейтральную реакцию (рН=7,0). Но в воздухе всегда имеется углекислый
ЛЕКЦИЯ №19. Озоновые дыры.
В стратосфере на высоте от 20 до 25 км от поверхности Земли располагается область атмосферы с повышенным содержанием озона, которая выполняет функцию защиты жизни на Земле от гибель
Лекция 20. Сохранение биоразнообразия.
Биоразнообразие – это разнообразие всего живого в биосфере – от генов до экосистем. Выделяют три типа биологического разнообразия: 1) генетическое
ЛЕКЦИЯ 21. Парниковый эффект.
«Парниковый эффект» был обнаружен Ж. Фурье в 1824 году и впервые количественно исследован С. Аррениусом в 1896 г. Это процесс, при котором поглощение и испускание и
ЛЕКЦИЯ 22. ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА.
В зависимости от технического и технологического совершенства процессов извлечения и переработки природных ресурсов, экономической рентабельности, а также с учетом сведений об объемах природного с
ЛЕКЦИЯ 23. Продовольственная проблема.
Быстрый рост населения в середине ХХ века, особенно в развивающихся странах Юго-Восточной Азии, Южной Америки, Африки, и недостаток в этих странах плодородной земли привели к дефици
Лекция 24. Проблема народонаселения.
Человек как биологический вид характеризуется способностью к увеличению своей численности и расселению. На протяжении большей части истории человечества рост численности народонасел
Лекция 25. Нормативы качества окружающей среды. Экологические стандарты.
К санитарно-гигиеническим нормативам относятся нормативы предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ: химических, биологических и пр., нормативы санитар
Лекция 26. Экономика природопользования.
Средства на сохранение окружающей среды подразделяются на 3 группы: 1) затраты, связанные с уменьшением поступления выбросов в окружающую среду; 2) затраты на компенсацию социальных последствий от
Базовые нормативные платы за природные ресурсы.
Плата за природные ресурсы подразделяется на два основных вида — плату за пользование природными ресурсами и плату за воспроизводство и охрану окружающей п
Лекция 27. Экологическое право.
Экологическое право — особое комплексное образование, представляющее собой совокупность правовых норм, регулирующих общественные отношения в сфере взаимодействия об
Лекция 28. Особо охраняемые природные территории.
С учетом особенностей режима особо охраняемых природных территорий и статуса находящихся на них природоохранных учреждений различаются следующие категории указанных территорий:
а) государс
Лекция 29. Мониторинг окружающей среды.
Мониторингом окружающей среды называют регулярные, выполняемые по заданной программе наблюдения природных сред, природных ресурсов, растительного и животного мира, позволяющие выд
ЛЕКЦИЯ 30. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРТИЗА.
Экологическая экспертиза— это установление соответствия намечаемой хозяйственной и иной деятельности экологическим требованиям.
Цель экологической эксперт
Лекция 31. Защита почв от загрязнения.
Рекультивация земель - комплекс работ, направленных на восстановление продуктивности и народнохозяйственной ценности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей сред
Лекция 32. Международное экологическое сотрудничество.
Выбросы в атмосферу, загрязнение рек, морей и океанов и т. п. не могут быть ограничены государственными границами. Таким образом, ряд важнейших частей ОС относится к
Лекция 33. Здоровье человека и окружающая среда.
Согласно Уставу Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), здоровье — это «состояние полного физического, душевного и социального благополучия, а
Сжигание отходов.
Мусоросжигание - это наиболее сложный и "высокотехнологичный" вариант обращения с отходами. Сжигание требует предварительной обработки твердых бытовых отходов ТБО (с полу
Свалки и полигоны ТБО
Свалка или полигон по захоронению отходов представляет собой сложнейшую систему, подробное исследование которой началось только недавно. Дело в том, что большинство материалов, которые захороняют н
Новости и инфо для студентов