Dabiskās un mākslīgās ekosistēmas, to īpatnības. Ekoloģiskā sistēma: jēdziens, būtība, veidi un līmeņi

7. Papildus saules enerģijai tiek izmantoti arī citi enerģijas veidi (mašīnu, cilvēku, elektriskās u.c.) 8. Visi evolūcijas faktori ir aktīvi 8. Evolūcijas faktoru iedarbību cilvēks vājina, dominē mākslīgā atlase Dabiskās ekosistēmas (biogeocenozes) ir galvenās biosfēras sastāvdaļas. To daudzveidība un izplatība zemes virsma ir liela vērtība

Cilvēka darbība, īpaši pagājušajā gadsimtā, ir sākusi krasi mainīt dabisko ekosistēmu stāvokli un biosfēru kopumā. Rezultāts ir izveidoto ekosistēmu iznīcināšana tūkstošiem gadu un daudzu augu un dzīvnieku sugu izzušana.

Galvenie cilvēka darbības veidi, kas izraisa izmaiņas ekosistēmās: c pilsētu, ceļu, dambju būvniecība , d ieguve, medības, makšķerēšana, vērtīgu augu vākšana , mežu izciršana, zemes aršana , sadedzinot lielu daudzumu organiskās degvielas utt.

Cilvēka darbības sekas:

1. Dabisko ekosistēmu platības samazināšana.

2. Sugu biotopu iznīcināšana, atsevišķu sugu izzušana, bioloģiskās daudzveidības samazināšana.

3. Atmosfēras un pasaules okeānu piesārņojums.

4. Zemes klimata pārmaiņas.

5. Pasaules iedzīvotāju veselības pasliktināšanās.

6. Samazinājums dabas resursi ar to patēriņa pieaugumu.

7. Apdzīvojamo platību samazināšana, planētas iedzīvotāju skaitam augot.

8. Samazināta biosfēras stabilitāte.

Ekosistēmas saglabāšanas veidi:

1. Resursu taupošu un enerģiju taupošu tehnoloģiju pielietošana (neatkritumu tehnoloģijas, izejvielu pārstrāde).

2. Cīņa ar atmosfēras, hidrosfēras, augsnes piesārņojumu (uzlabota tīrīšana, atkritumu izvešana, bezatkritumu tehnoloģijas, tīri enerģijas avoti, ekonomiskie un juridiskie pasākumi - naudas sodi, stingrāka atbildība, vides uzraudzība).

3. Meliorācija, augsnes erozijas kontrole (zemes atjaunošana pēc ieguves, būvniecības, piesārņojuma u.c., sanitāro aizsargjoslu organizēšana ap pilsētām, rūpniecības uzņēmumiem)

4. Vides pasākumi (likumu pieņemšana, Sarkanās grāmatas, īpaši aizsargājamo dabas teritorijas, zvejas ierobežošana, cīņa pret malumedniekiem).

5. Dzimstības kontrole (pieņemot kontroles programmas, demogrāfisko attīstību, likumus, kontracepciju).

6. Vides apziņas paaugstināšana cilvēkos. (atteikšanās no patērnieciskas attieksmes pret dabu, gādīgas attieksmes audzināšana, atbildības sajūta nākamajām paaudzēm)

2. Angiospermi ir dominējošā augu grupa uz Zemes. Angiosēkļu klases. Starp herbārija paraugiem vai dzīviem augiem atrodiet segsēkļus, kas pieder pie dažādas klases. Pēc kādām pazīmēm tās var atšķirt?

Angiospermu nodaļa ietver augus, kas ražo ziedus un augļus. Tie cēlušies no ģimnosēkļiem. Ziedaugi ir lielākais un sakārtotākais departaments augu valstī, kas apvieno 250 tūkstošus sugu no 350 tūkstošiem visu augu sugu. Salīdzinot ar ģimnosēkļiem, segsēkļiem ir vairākas priekšrocības, kas ļāva tiem kļūt par dominējošo augu grupu uz Zemes. Zieda izskats nodrošināja uzticamāku apputeksnēšanu, un augļu izskats nodrošināja sēklu un to izplatības aizsardzību. Dubultā apaugļošana nodrošina ne tikai diploīda embrija, bet arī triploīdā endospermas (barības audu embrija) attīstību. Dažādi pielāgojumi ļauj viņiem dzīvot dažādos apstākļos.

Raksturīgās pazīmes nodaļa:

1) Viņiem ir zieds, kurā olšūnas ir aizsargātas olnīcas iekšpusē.

2) Tie veido augli, kura iekšpusē ir sēklas, un sēklas embriju aizsargā gan sēklas apvalks, gan perikarps.

3) Dubultā apaugļošana, kuras rezultātā veidojas diploīds embrijs un triploīds endosperms – barojoši audi embrija attīstībai.

4) Vadošie audi (trauki un sieta caurules ar satelītšūnām) ir labi attīstīti.

5) Viņiem ir dažādas dzīvības formas (zāles, koki, krūmi, krūmi un koki), kas veido daudzpakāpju biocenozes.

6) Ir dažādas ierīces apputeksnēšanai, sēklu izkliedēšanai, iztvaikošanai, barošanai, gaismas ražošanai utt.

Angiospermu departamentā ir divas šķiras: divdīgļlapju un viendīgļlapju

Lekcija Nr.5. Mākslīgās ekosistēmas

5.1. Dabiskās un mākslīgās ekosistēmas

Biosfērā bez dabiskajām biogeocenozēm un ekosistēmām ir cilvēka saimnieciskās darbības mākslīgi radītas kopienas - antropogēnās ekosistēmas.

Dabiskās ekosistēmas izceļas ar ievērojamu sugu daudzveidību, pastāv ilgu laiku, tās spēj pašregulēties, tām ir liela stabilitāte un noturība. Tajos radītā biomasa un barības vielas paliek un tiek izmantotas biocenožu ietvaros, bagātinot to resursus.

Mākslīgās ekosistēmas - agrocenozes (kviešu, kartupeļu lauki, sakņu dārzi, saimniecības ar blakus ganībām, zivju dīķi u.c.) veido nelielu daļu no zemes virsmas, bet nodrošina ap 90% barības enerģijas.

Attīstība lauksaimniecība Kopš seniem laikiem to pavada pilnīga veģetācijas seguma iznīcināšana lielās platībās, lai atbrīvotu vietu nelielam skaitam cilvēku izvēlētu, uzturā vispiemērotāko sugu.

Tomēr sākotnēji cilvēka darbība lauksaimniecības sabiedrībā iekļāvās bioķīmiskajā ciklā un nemainīja enerģijas plūsmu biosfērā. Mūsdienu lauksaimnieciskajā ražošanā strauji pieaugusi sintezētās enerģijas izmantošana zemes mehāniskās apstrādes laikā, mēslošanas līdzekļu un pesticīdu izmantošana. Tas izjauc biosfēras kopējo enerģijas bilanci, kas var radīt neparedzamas sekas.

Dabisko un vienkāršoto antropogēno ekosistēmu salīdzinājums

(pēc Millera, 1993)

5.2. Mākslīgās ekosistēmas

5.2.1. Agroekosistēmas

Agroekosistēma(no grieķu agros - lauks) - biotiska kopiena, ko izveidojuši un regulāri uztur cilvēki, lai iegūtu lauksaimniecības produktus. Parasti ietver lauksaimniecības zemēs dzīvojošu organismu kopumu.

Agroekosistēmas ietver laukus, augļu dārzus, sakņu dārzus, vīna dārzus, lielus lopkopības kompleksus ar blakus esošajām mākslīgajām ganībām.

Agroekosistēmām raksturīga iezīme ir zema ekoloģiskā uzticamība, bet vienas (vairāku) kultivēto augu vai dzīvnieku sugas vai šķirņu augsta produktivitāte. To galvenā atšķirība no dabiskajām ekosistēmām ir to vienkāršotā struktūra un noplicinātais sugu sastāvs.

Agroekosistēmas atšķiras no dabiskajām ekosistēmām vairākas funkcijas:

1. Dzīvo organismu daudzveidība tajos tiek krasi samazināta, lai iegūtu pēc iespējas augstāku produkciju.

Rudzu vai kviešu laukā papildus graudaugu monokultūrai var atrast tikai dažus nezāļu veidus. Dabiskajā pļavā bioloģiskā daudzveidība ir daudz lielāka, bet bioloģiskā ražība daudzkārt zemāka nekā iesētā laukā.

Mākslīgā kaitēkļu kontrole – pārsvarā nepieciešamais nosacījums agroekosistēmu uzturēšana. Tāpēc lauksaimniecības praksē tiek izmantoti spēcīgi līdzekļi nevēlamo sugu skaita ierobežošanai: pesticīdi, herbicīdi utt. Tomēr šo darbību ietekme uz vidi rada vairākas nevēlamas sekas, kas atšķiras no tām, kurām tās tiek izmantotas.

2. Lauksaimniecības augu un dzīvnieku sugas agroekosistēmās ir iegūtas mākslīgas, nevis dabiskās atlases rezultātā, un bez cilvēka atbalsta nevar izturēt cīņu par eksistenci ar savvaļas sugām.

Tā rezultātā krasi samazinās lauksaimniecības kultūru ģenētiskā bāze, kas ir ārkārtīgi jutīga pret masveida kaitēkļu un slimību izplatību.

3. Agroekosistēmas ir atvērtākas ar lauksaimniecības kultūru, lopkopības produktiem, kā arī augsnes iznīcināšanas rezultātā.

Dabiskajās biocenozēs augu primārā produkcija tiek patērēta daudzās barības ķēdēs un atkal atgriežas bioloģiskā cikla sistēmā oglekļa dioksīda, ūdens un minerālvielu barošanas elementu veidā.

Sakarā ar pastāvīgu ražas novākšanu un augsnes veidošanās procesu traucējumiem, ilgstoši kultivējot monokultūru kultivētajās zemēs, augsnes auglība pakāpeniski samazinās. Šo situāciju ekoloģijā sauc atdeves samazināšanās likums .

Tādējādi piesardzīgai un racionālai saimniekošanai ir jārēķinās ar augsnes resursu izsīkšanu un augsnes auglības saglabāšanu ar pilnveidotas lauksaimniecības tehnoloģijas, racionālas augsekas un citu paņēmienu palīdzību.

Veģetācijas seguma maiņa agroekosistēmās nenotiek dabiski, bet gan pēc cilvēka gribas, kas ne vienmēr labi ietekmē tajā ietverto abiotisko faktoru kvalitāti. Tas jo īpaši attiecas uz augsnes auglību.

Galvenā atšķirība agroekosistēmas no dabiskām ekosistēmām - iegūt papildu enerģiju normālai darbībai.

Papildu enerģija attiecas uz jebkura veida enerģiju, kas tiek ievadīta agroekosistēmās. Tas var būt cilvēku vai dzīvnieku muskuļu spēks, dažādi veidi degviela lauksaimniecības tehnikas darbināšanai, mēslojums, pesticīdi, pesticīdi, papildu apgaismojums utt. Jēdziens “papildu enerģija” ietver arī jaunas mājdzīvnieku šķirnes un kultivēto augu šķirnes, kas ieviestas agroekosistēmu struktūrā.

Jāpiebilst, ka agroekosistēmas ir ļoti nestabilas kopienas. Tie nav spējīgi pašdziedināties un pašregulēties, un ir pakļauti nāves draudiem no kaitēkļu vai slimību masveida savairošanās.

Nestabilitātes iemesls ir tas, ka agrocenozes sastāv no vienas (monokultūras) vai, retāk, maksimāli 2–3 sugām. Tāpēc jebkura slimība, jebkurš kaitēklis var iznīcināt agrocenozi. Taču cilvēki apzināti vienkāršo agrocenozes struktūru, lai iegūtu maksimālu produkcijas ražu. Agrocenozes ir daudz jutīgākas pret eroziju, izskalošanos, sāļošanos un kaitēkļu invāziju nekā dabiskās cenozes (mežs, pļavas, ganības). Bez cilvēka iejaukšanās graudu un dārzeņu kultūru agrocenozes pastāv ne ilgāk kā gadu, ogulāju augi - 3–4, augļu kultūras- 20-30 gadi. Pēc tam tie sadalās vai mirst.

Agrocenožu priekšrocība Dabiskās ekosistēmas saskaras ar cilvēkiem nepieciešamās pārtikas ražošanu un lielām iespējām palielināt produktivitāti. Taču tās tiek īstenotas, tikai pastāvīgi rūpējoties par zemes auglību, nodrošinot augus ar mitrumu un aizsargājot kultivētās augu un dzīvnieku populācijas, šķirnes un šķirnes no dabiskās floras un faunas nelabvēlīgās ietekmes.

Visas lauksaimniecībā mākslīgi izveidotās lauku, dārzu, ganību pļavu, sakņu dārzu un siltumnīcu agroekosistēmas ir sistēmas, ko īpaši atbalsta cilvēki.

Attiecībā uz kopienām, kas veidojas agroekosistēmās, uzsvars pakāpeniski mainās saistībā ar vides zināšanu vispārējo attīstību. Priekšstatu vietā par cenotisko savienojumu fragmentāro raksturu un agrocenožu galējo vienkāršošanu rodas izpratne par to sarežģīto sistēmisko organizāciju, kur cilvēks būtiski ietekmē tikai atsevišķas saites, un visa sistēma turpina attīstīties saskaņā ar dabas likumiem.

No ekoloģiskā viedokļa ir ārkārtīgi bīstami vienkāršot cilvēka dabisko vidi, visu ainavu pārvēršot par lauksaimniecisku. Augsti produktīvas un ilgtspējīgas ainavas izveides galvenajai stratēģijai vajadzētu būt tās daudzveidības saglabāšanai un uzlabošanai.

Vienlaikus ar augsti produktīvu lauku uzturēšanu īpaša uzmanība jāpievērš aizsargājamo teritoriju saglabāšanai, kas nav pakļautas antropogēnai ietekmei. Rezervāti ar bagātīgu sugu daudzveidību ir sugu avots kopienām, kas pēc kārtas atjaunojas.

Dabisko ekosistēmu un agroekosistēmu salīdzinošās īpašības

Raža tiek novākta, lai apmierinātu cilvēku vajadzības un pabarotu mājlopus. Dzīvā viela kādu laiku uzkrājas, netiek patērēta. Augstākā produktivitāte attīstās tikai īsu laiku

5.2.2.Rūpniecības-pilsētu ekosistēmas

Pavisam cita situācija ir ekosistēmās, kas ietver industriālās-pilsētas sistēmas – šeit kurināmā enerģija pilnībā aizstāj saules enerģiju. Salīdzinot ar enerģijas plūsmu dabiskajās ekosistēmās, tās patēriņš šeit ir par divām līdz trim kārtām lielāks.

Saistībā ar iepriekš minēto jāatzīmē, ka mākslīgās ekosistēmas nevar pastāvēt bez dabiskām sistēmām, savukārt dabiskās ekosistēmas var pastāvēt bez antropogēnām.

Pilsētas sistēmas Pilsētas sistēma (urbosistēma)

- “nestabila dabas-antropogēna sistēma, kas sastāv no arhitektūras un būvniecības objektiem un krasi traucētām dabas ekosistēmām” (Reimers, 1990). Pilsētai attīstoties, tās funkcionālās zonas kļūst arvien diferencētākas – tās ir.

industriālais, dzīvojamais, meža parks Industriālās zonas - tās ir teritorijas, kurās ir koncentrētas rūpnieciskās iekārtas dažādas nozares

(metalurģija, ķīmija, mašīnbūve, elektronika utt.). Tie ir galvenie vides piesārņojuma avoti. Dzīvojamās zonas

- tās ir teritorijas, kurās koncentrējas dzīvojamās ēkas, administratīvās ēkas, kultūras un izglītības objekti u.c. Meža parks - pilsētas parki- koku stādījumi pilsētā, kas aizņem diezgan lielas platības un kalpo arī iedzīvotāju atpūtai. Atšķirībā no dabiskajiem mežiem un pat meža parkiem, pilsētas parki un līdzīgi mazāki stādījumi pilsētā (laukumi, bulvāri) nav pašpietiekamas un pašregulējošas sistēmas.

Tiek sauktas mežaparku zonas, pilsētas parki un citas cilvēku atpūtai iedalītas un īpaši pielāgotas teritorijas teritorijas. atpūtas zonas (teritorijas, posmi utt.).

Urbanizācijas procesu padziļināšanās noved pie pilsētas infrastruktūras sarežģītības. Sāk ieņemt nozīmīgu vietu transports Un transporta iespējas(ceļi, degvielas uzpildes stacijas, garāžas, degvielas uzpildes stacijas, dzelzceļi ar savu sarežģīto infrastruktūru, ieskaitot pazemes - metro; lidlauki ar servisa kompleksu utt.). Transporta sistēmas pāri visam funkcionālās zonas pilsētās un ietekmēt visu pilsētvidi (pilsētu vidi).

Cilvēku apņemošā videšajos apstākļos tas ir abiotiskas un sociālas vides kopums, kas kopīgi un tieši ietekmē cilvēkus un viņu ekonomiku. Tajā pašā laikā, saskaņā ar N.F. Reimers (1990), to var iedalīt dabiskā vide Un cilvēka pārveidota dabiskā vide(antropogēnās ainavas līdz pat cilvēku mākslīgajai videi - ēkām, asfaltētiem ceļiem, mākslīgajam apgaismojumam u.c., t.i. mākslīgā vide).

Kopumā pilsētvide un pilsētas tipa apdzīvotās vietas ir daļa tehnosfēra, tas ir, biosfēra, ko cilvēks radikāli pārveido par tehniskiem un cilvēka radītiem objektiem.

Papildus ainavas sauszemes daļai cilvēka saimnieciskās darbības orbītā nonāk arī tās litogēnais pamats, t.i., virszemes litosfēras daļa, ko parasti sauc par ģeoloģisko vidi (E.M. Sergeev, 1979).

Ģeoloģiskā vide-Šo klintis, gruntsūdeņi, kuras ietekmē cilvēka saimnieciskā darbība (10.2. att.).

Pilsētu teritorijās pilsētu ekosistēmās var izdalīt sistēmu grupu, kas atspoguļo ēku un būvju mijiedarbības ar vidi sarežģītību, ko sauc dabas-tehniskās sistēmas(Trofimovs, Epišins, 1985) (10.2. att.). Tie ir cieši saistīti ar antropogēnajām ainavām, ar to ģeoloģiskā struktūra un atvieglojums.

Tādējādi pilsētu sistēmas ir iedzīvotāju, dzīvojamo un rūpniecisko ēku un būvju koncentrācija. Pilsētu sistēmu pastāvēšana ir atkarīga no fosilā kurināmā un kodolenerģijas izejvielu enerģijas, un to mākslīgi regulē un uztur cilvēki.

Pilsētu sistēmu vide, gan tās ģeogrāfiskā, gan ģeoloģiskā daļa, ir visspēcīgāk mainījusies un faktiski kļuvusi par mākslīgs,Šeit rodas apritē, piesārņojumā un vides attīrīšanā iesaistīto dabas resursu izmantošanas un atkārtotas izmantošanas problēmas, šeit notiek arvien lielāka ekonomisko un ražošanas ciklu izolēšana no dabiskā metabolisma (bioģeoķīmiskā apgrozījuma) un enerģijas plūsmas dabiskajās ekosistēmās. Un visbeidzot, tieši šeit ir visaugstākais iedzīvotāju blīvums un apbūvētā vide, kas apdraud ne tikai cilvēku veselība, bet arī visas cilvēces izdzīvošanai. Cilvēka veselība ir šīs vides kvalitātes rādītājs.

Visi dzīvie organismi uz Zemes dzīvo nevis izolēti viens no otra, bet gan veidojot kopienas. Tajos viss ir savstarpēji saistīts, gan dzīvie organismi, gan Tādu veidojumu dabā sauc par ekosistēmu, kura dzīvo pēc saviem specifiskiem likumiem un kurai ir specifiskas īpašības un īpašības, ar kurām mēģināsim iepazīties.

Ekosistēmas koncepcija

Ir tāda zinātne kā ekoloģija, kas pēta Bet šīs attiecības var īstenot tikai noteiktas ekosistēmas ietvaros un nenotiek spontāni un haotiski, bet gan saskaņā ar noteiktiem likumiem.

Ir dažādi ekosistēmas veidi, taču tie visi ir dzīvo organismu kopums, kas mijiedarbojas savā starpā un ar vidi, apmainoties ar vielām, enerģiju un informāciju. Tāpēc ekosistēma ilgstoši saglabājas stabila un ilgtspējīga.

Ekosistēmu klasifikācija

Neskatoties uz liela dažādība ekosistēmas, tās visas ir atvērtas, bez tā to pastāvēšana nebūtu iespējama. Ekosistēmu veidi ir dažādi, un klasifikācija var būt atšķirīga. Ja paturam prātā izcelsmi, tad ekosistēmas ir:

1. Dabiski vai dabiski. Tajos visa mijiedarbība tiek veikta bez tiešas cilvēka līdzdalības. Tos savukārt iedala:

• Ekosistēmas, kas ir pilnībā atkarīgas no saules enerģijas.
• Sistēmas, kas saņem enerģiju gan no saules, gan no citiem avotiem.

2. Mākslīgās ekosistēmas. Tie ir radīti ar cilvēka rokām un var pastāvēt tikai ar viņa līdzdalību. Tie ir arī sadalīti:

• Agroekosistēmas, tas ir, tās, kas ir saistītas ar saimnieciskā darbība persona.
• Tehnoekosistēmas parādās saistībā ar cilvēku rūpnieciskajām darbībām.
• Pilsētu ekosistēmas.

Cita klasifikācija identificē šādus dabisko ekosistēmu veidus:

1. Zeme:

• Tropu meži.
• Tuksnesis ar zālaugu un krūmainu veģetāciju.
• Savanna.
• Stepes.
• Lapu koku mežs.
• Tundra.

2. Saldūdens ekosistēmas:

• Stagnējošas ūdenstilpes
• Plūstošie ūdeņi (upes, strauti).
• Purvi.

3. Jūras ekosistēmas:

• Okeāns.
• Kontinentālais šelfs.
• Zvejas zonas.
• Upju grīvas, līči.
• Dziļjūras plaisu zonas.

Neatkarīgi no klasifikācijas var redzēt ekosistēmu sugu daudzveidību, ko raksturo savs dzīvības formu kopums un skaitliskais sastāvs.

Ekosistēmas atšķirīgās iezīmes

Ekosistēmas jēdzienu var attiecināt gan uz dabiskiem veidojumiem, gan uz mākslīgi radītiem. Ja mēs runājam par dabiskajiem, tad tos raksturo šādas pazīmes:

• Jebkurā ekosistēmā nepieciešamie elementi ir dzīvi organismi un abiotiski vides faktori.
• Jebkurā ekosistēmā ir noslēgts cikls no organisko vielu ražošanas līdz to sadalīšanai neorganiskās sastāvdaļās.
• Sugu mijiedarbība ekosistēmās nodrošina stabilitāti un pašregulāciju.

Visi pasaule ap mums ko pārstāv dažādas ekosistēmas, kuru pamatā ir dzīva viela ar noteiktu struktūru.

Ekosistēmas biotiskā struktūra

Pat ja ekosistēmas atšķiras pēc sugu daudzveidības, dzīvo organismu pārpilnības un to dzīvības formām, biotiskā struktūra jebkurā no tām joprojām ir tāda pati.

Jebkurš ekosistēmas veids ietver vienus un tos pašus komponentus bez to klātbūtnes, sistēmas darbība ir vienkārši neiespējama.

1. Ražotāji.
2. Otrās kārtas patērētāji.
3. Sadalītāji.

Pirmajā organismu grupā ietilpst visi augi, kas spēj fotosintēzē. Tie ražo organiskas vielas. Šajā grupā ietilpst arī ķīmijtrofi, kas veidojas organiskie savienojumi. Bet šim nolūkam viņi izmanto nevis saules enerģiju, bet gan ķīmisko savienojumu enerģiju.

Patērētāji ir visi organismi, kuriem sava ķermeņa uzbūvei nepieciešama organisko vielu piegāde no ārpuses. Tas ietver visus zālēdājus organismus, plēsējus un visēdājus.

Reduktori, kas ietver baktērijas un sēnītes, pārveido augu un dzīvnieku atliekas neorganiskos savienojumos, kas piemēroti lietošanai dzīviem organismiem.

Ekosistēmas funkcionēšana

Lielākā bioloģiskā sistēma ir biosfēra, tā savukārt sastāv no atsevišķām sastāvdaļām. Jūs varat izveidot šādu ķēdi: suga-populācija - ekosistēma. Mazākā ekosistēmās iekļautā vienība ir suga. Katrā biogeocenozē to skaits var svārstīties no vairākiem desmitiem līdz simtiem un tūkstošiem.

Neatkarīgi no īpatņu un atsevišķu sugu skaita jebkurā ekosistēmā notiek pastāvīga vielu un enerģijas apmaiņa ne tikai savā starpā, bet arī ar vidi.

Ja runājam par enerģijas apmaiņu, tad šeit var pielietot fizikas likumus. Pirmais termodinamikas likums nosaka, ka enerģija nepazūd bez pēdām. Tas vienkārši mainās no viena veida uz otru. Saskaņā ar otro likumu, in slēgta sistēma enerģija var tikai palielināties.

Ja fiziskie likumi piemērojot ekosistēmām, mēs varam secināt, ka tās nodrošina to dzīvībai svarīgās funkcijas, pateicoties saules enerģijas klātbūtnei, ko organismi spēj ne tikai uztvert, bet arī pārveidot, izmantot un pēc tam izdalīt vidi.

Pārneses laikā enerģija tiek pārnesta no viena trofiskā līmeņa uz otru, viena veida enerģija tiek pārvērsta citā. Daļa no tā, protams, tiek zaudēta siltuma veidā.

Neatkarīgi no tā, kādi dabisko ekosistēmu veidi pastāv, šādi likumi ir spēkā pilnīgi visās.

Ekosistēmas struktūra

Ja padomājat par jebkuru ekosistēmu, jūs noteikti redzēsit, ka dažādas kategorijas, piemēram, ražotājus, patērētājus un sadalītājus, vienmēr pārstāv vesels sugu kopums. Daba paredz, ka, ja ar kādu no sugām kaut kas notiek pēkšņi, ekosistēma no tā nemirst, to vienmēr var veiksmīgi aizstāt ar citu. Tas izskaidro dabisko ekosistēmu stabilitāti.

Liela sugu daudzveidība ekosistēmā, daudzveidība nodrošina visu sabiedrībā notiekošo procesu stabilitāti.

Turklāt jebkurai sistēmai ir savi likumi, kuriem pakļaujas visi dzīvie organismi. Pamatojoties uz to, mēs varam atšķirt vairākas biogeocenozes struktūras:

Jebkura struktūra noteikti ir sastopama jebkurā ekosistēmā, taču tā var ievērojami atšķirties. Piemēram, ja salīdzinām tuksneša biogeocenozi un tropu mežs, atšķirība ir redzama ar neapbruņotu aci.

Mākslīgās ekosistēmas

Šādas sistēmas rada cilvēka rokas. Neskatoties uz to, ka tie, tāpat kā dabīgie, obligāti satur visas biotiskās struktūras sastāvdaļas, joprojām pastāv būtiskas atšķirības. Starp tiem ir šādi:

1. Agrocenozes raksturo slikts sugu sastāvs. Tur aug tikai tie augi, kurus audzē cilvēki. Taču daba dara savu, un vienmēr kviešu laukā var redzēt, piemēram, rudzupuķes, margrietiņas un dažādus posmkājus. Dažās sistēmās pat putniem izdodas izveidot ligzdu uz zemes un izaudzēt savus cāļus.
2. Ja cilvēks nerūpējas par šo ekosistēmu, tad kultivētie augi neizturēs konkurenci ar saviem mežonīgajiem radiniekiem.
3. Agrocenozes pastāv arī papildu enerģijas dēļ, ko cilvēki nes, piemēram, mēslojot.
4. Tā kā izaugušo augu biomasa tiek izņemta kopā ar ražu, augsne ir izsmelta no barības vielām. Tāpēc turpmākai eksistencei atkal ir nepieciešama cilvēka iejaukšanās, kuram nāksies izaudzēt nākamo ražu.

Var secināt, ka mākslīgās ekosistēmas nepieder pie ilgtspējīgām un pašregulējošām sistēmām. Ja cilvēks pārstāj par viņiem rūpēties, viņš neizdzīvos. Pamazām savvaļas sugas izspiedīs kultivētos augus, un agrocenoze tiks iznīcināta.

Piemēram, trīs organismu sugu mākslīgu ekosistēmu var viegli izveidot mājās. Ja izveidojat akvāriju, piepildiet to ar ūdeni, ielieciet dažus elodejas zariņus un pievienojiet divas zivis, jūsu mākslīgā sistēma ir gatava. Pat kaut kas tik vienkāršs kā šis nevar pastāvēt bez cilvēka iejaukšanās.

Ekosistēmu nozīme dabā

Runājot globāli, visi dzīvie organismi ir sadalīti pa ekosistēmām, tāpēc to nozīmi ir grūti novērtēt par zemu.

1. Visas ekosistēmas ir savstarpēji saistītas ar vielu ciklu, kas var migrēt no vienas sistēmas uz otru.
2. Pateicoties ekosistēmu klātbūtnei, dabā tiek saglabāta bioloģiskā daudzveidība.
3. Visus resursus, ko mēs iegūstam no dabas, mums piešķir ekosistēmas: tīrs ūdens, gaiss,

Jebkuru ekosistēmu ir ļoti viegli iznīcināt, īpaši ņemot vērā cilvēka iespējas.

Ekosistēmas un cilvēki

Kopš cilvēka parādīšanās viņa ietekme uz dabu ir palielinājusies ar katru gadu. Attīstoties, cilvēks iedomājās sevi par dabas karali un bez vilcināšanās sāka iznīcināt augus un dzīvniekus, postīt dabiskās ekosistēmas, tādējādi sākot cirst zaru, uz kura viņš pats sēž.

Iejaucoties gadsimtiem senās ekosistēmās un pārkāpjot organismu pastāvēšanas likumus, cilvēks ir novedis pie tā, ka visi pasaules ekologi vienā balsī kliedz, ka pasaule ir atnākusi dabas katastrofas, kas iekšā pēdējā laikā sāka parādīties arvien biežāk, ir dabas reakcija uz cilvēka nepārdomātu iejaukšanos tās likumos. Ir pienācis laiks apstāties un padomāt, ka visa veida ekosistēmas veidojās gadsimtiem ilgi, ilgi pirms cilvēka parādīšanās, un lieliski pastāvēja bez viņa. Bet vai cilvēce var dzīvot bez dabas? Atbilde liecina par sevi.

Mākslīgā ekosistēma - tā ir antropogēna, cilvēka radīta ekosistēma. Tai ir spēkā visi dabas pamatlikumi, taču atšķirībā no dabiskajām ekosistēmām to nevar uzskatīt par atvērtu. Mazo mākslīgo ekosistēmu izveide un novērošana ļauj iegūt plašu informāciju par iespējamo vides stāvokli, ko rada liela mēroga cilvēka ietekme uz to. Lai ražotu lauksaimniecības produkciju, cilvēki veido nestabilu, mākslīgi radītu un regulāri koptu agroekosistēmu (agrobiocenoze ) - lauki, ganības, sakņu dārzi, augļu dārzi, vīna dārzi utt.

Atšķirības starp agrocenozēm un dabiskajām biocenozēm: nenozīmīga sugu daudzveidība (agrocenoze sastāv no neliela sugu skaita ar augstu sastopamību); īsstrāvas ķēdes; nepilnīgs vielu cikls (daļa barības vielas veikta ar ražas novākšanu); enerģijas avots ir ne tikai Saule, bet arī cilvēka darbība (meliorācija, apūdeņošana, mēslojuma izmantošana); mākslīgā atlase (dabiskās atlases efekts ir novājināts, atlasi veic cilvēks); pašregulācijas trūkums (regulāciju veic cilvēki) uc Tādējādi agrocenozes ir nestabilas sistēmas un var pastāvēt tikai ar cilvēka atbalstu. Parasti agroekosistēmām ir raksturīga augsta produktivitāte salīdzinājumā ar dabiskajām ekosistēmām.

Pilsētas sistēmas (pilsētu sistēmas) -- mākslīgās sistēmas(ekosistēmas), kas rodas pilsētu attīstības rezultātā un pārstāv iedzīvotāju koncentrāciju, dzīvojamās ēkas, rūpniecības, sadzīves, kultūras objektus utt.

Tajos ietilpst šādas teritorijas: industriālās zonas , kur koncentrējas dažādu tautsaimniecības nozaru industriālie objekti un ir galvenie vides piesārņojuma avoti; dzīvojamie rajoni (dzīvojamie vai guļamrajoni) ar dzīvojamās ēkas, administratīvās ēkas, sadzīves priekšmeti, kultūra u.c.); atpūtas zonas , paredzēti cilvēku atpūtai (meža parki, atpūtas centri u.c.); transporta sistēmas un struktūras , caurstrāvo visu pilsētas sistēma(ceļi un dzelzceļi, metro, degvielas uzpildes stacijas, garāžas, lidlauki utt.). Pilsētu ekosistēmu pastāvēšanu atbalsta agroekosistēmas un fosilā kurināmā enerģija un kodolrūpniecība.

Ekosistēma ir dzīvo organismu kopums, kas nepārtraukti apmainās ar vielu, informāciju un enerģiju savā starpā un ar vidi. Enerģija tiek definēta kā spēja ražot darbu. Tās īpašības raksturo termodinamikas likumi. Pirmais termodinamikas likums jeb enerģijas nezūdamības likums nosaka, ka enerģija var mainīties no vienas formas uz otru, bet tā netiek iznīcināta vai radīta no jauna.

Otrais termodinamikas likums nosaka: jebkuras enerģijas pārveidošanas laikā daļa no tās tiek zaudēta siltuma veidā, t.i. kļūst nepieejama turpmāka lietošana. Izmantošanai nepieejamās enerģijas daudzuma mērs vai citādi enerģijas degradācijas laikā notiekošās kārtības izmaiņu mērs ir entropija. Jo augstāka ir sistēmas kārtība, jo zemāka ir tās entropija.

Spontāni procesi noved pie līdzsvara stāvokļa ar vidi, pie entropijas, ražošanas pieauguma. pozitīva enerģija. Ja nedzīva sistēma, kas nav līdzsvarota ar vidi, ir izolēta, tad visa kustība tajā drīz beigsies, sistēma kopumā izbalēs un pārvērtīsies par inertu vielu grupu, kas atrodas termodinamiskā līdzsvarā ar vidi, tas ir, stāvoklī ar maksimālu entropiju.

Tas ir visticamākais stāvoklis sistēmai, un tā nevarēs spontāni izkļūt no tā bez ārējas ietekmes. Tā, piemēram, karsta panna, atdzisusi, izkliedējusi siltumu, vairs nesakarst; enerģija nezuda, sildīja gaisu, bet mainījās enerģijas kvalitāte, tā vairs nevar strādāt. Tādējādi nedzīvās sistēmās to līdzsvara stāvoklis ir stabils.

Dzīvām sistēmām ir viena būtiska atšķirība no nedzīvām sistēmām – tās darbojas pastāvīgs darbs pret līdzsvarošanu ar vidi. Dzīvās sistēmās nelīdzsvara stāvoklis ir stabils. Dzīvība ir vienīgais dabiskais spontānais process uz Zemes, kurā entropija samazinās. Tas ir iespējams, jo visas dzīvās sistēmas ir atvērtas enerģijas apmaiņai.

Apkārtējā vidē ir milzīgs daudzums brīvas enerģijas no Saules, un pašā dzīvajā sistēmā ir komponenti, kuriem ir mehānismi šīs enerģijas uztveršanai, koncentrēšanai un pēc tam izkliedēšanai vidē. Enerģijas izkliede, tas ir, entropijas palielināšanās, ir process, kas raksturīgs jebkurai sistēmai, gan nedzīvai, gan dzīvai, un neatkarīga enerģijas uztveršana un koncentrācija ir tikai dzīvas sistēmas spēja. Šajā gadījumā no vides tiek iegūta kārtība un organizācija, tas ir, tiek ģenerēta negatīva enerģija - neentropija. Šo kārtības veidošanās procesu sistēmā no vides haosa sauc par pašorganizēšanos. Tas noved pie dzīvās sistēmas entropijas samazināšanās un neitralizē tās līdzsvaru ar vidi.

Tādējādi jebkura dzīvā sistēma, tostarp ekosistēma, saglabā savu dzīvībai svarīgo darbību, pirmkārt, pateicoties pārmērīgas brīvās enerģijas klātbūtnei vidē; otrkārt, spēja uztvert un koncentrēt šo enerģiju un, ja to izmanto, izkliedēt vidē stāvokļus ar zemu entropiju.

Augi – ražotāji – uztver Saules enerģiju un pārvērš to organisko vielu potenciālajā enerģijā. Enerģija, kas saņemta formā saules starojums, fotosintēzes procesā pārvēršas ķīmisko saišu enerģijā.

Saules enerģija, kas sasniedz Zemi, tiek sadalīta šādi: 33% no tās atstaro mākoņi un atmosfēras putekļi (tas ir tā sauktais albedo jeb Zemes atstarošanās spēja), 67% absorbē atmosfēra, Zemes un okeāna virsma. No šī absorbētās enerģijas daudzuma tikai aptuveni 1% tiek tērēts fotosintēzei, un visa atlikušā enerģija, sildot atmosfēru, zemi un okeānu, tiek atkārtoti izstarota kosmosā termiskā (infrasarkanā) starojuma veidā. Ar šo 1% enerģijas pietiek, lai nodrošinātu visu dzīvo vielu uz planētas.

Enerģijas uzkrāšanās process fotosintētikas ķermenī ir saistīts ar ķermeņa masas palielināšanos. Ekosistēmas produktivitāte ir ātrums, ar kādu ražotāji fotosintēzes un veidošanās procesā absorbē starojuma enerģiju organisko vielu, ko var izmantot kā pārtiku. Fotosintēzes ražotāja radītā vielu masa tiek apzīmēta kā primārā produkcija, tā ir augu audu biomasa. Primārā ražošana ir sadalīta divos līmeņos - bruto un neto ražošana. Bruto primārā ražošana ir kopējā masa bruto organiskās vielas, ko augs rada laika vienībā ar noteiktu fotosintēzes ātrumu, ieskaitot izdevumus elpošanai (daļa no enerģijas, kas tiek tērēta dzīvībai svarīgiem procesiem; tas noved pie biomasas samazināšanās).

To bruto produkcijas daļu, kas netiek tērēta elpošanai, sauc par neto primāro produkciju. Neto primārā ražošana ir rezerve, kuras daļu kā pārtiku izmanto organismi - heterotrofi (pirmās kārtas patērētāji). Enerģija, ko heterotrofi saņem ar pārtiku (tā sauktā augstā enerģija), atbilst kopējā apēstā ēdiena daudzuma enerģijas izmaksām. Taču barības uzsūkšanās efektivitāte nekad nesasniedz 100% un ir atkarīga no barības sastāva, temperatūras, sezonas un citiem faktoriem.

Funkcionālie savienojumi ekosistēmā, t.i. tā trofisko struktūru var attēlot grafiski ekoloģisko piramīdu veidā. Piramīdas pamats ir ražotāja līmenis, un nākamie līmeņi veido piramīdas stāvus un augšpusi. Ir trīs galvenie ekoloģisko piramīdu veidi.

Skaitļu piramīda (Eltona piramīda) atspoguļo organismu skaitu katrā līmenī. Šī piramīda atspoguļo modeli – indivīdu skaits, kas veido secīgu saikņu virkni no ražotājiem līdz patērētājiem, nepārtraukti samazinās.

Biomasas piramīda skaidri norāda visu dzīvo vielu daudzumu noteiktā trofiskā līmenī. Sauszemes ekosistēmās darbojas biomasas piramīdas noteikums: augu kopējā masa pārsniedz visu zālēdāju masu, un to masa pārsniedz visu plēsēju biomasu. Okeānam biomasas piramīdas noteikums ir nederīgs – piramīda izskatās otrādi. Okeāna ekosistēmu raksturo biomasas uzkrāšanās uz augstu līmeni, plēsoņos.

Enerģijas (produktu) piramīda atspoguļo enerģijas patēriņu trofiskajās ķēdēs. Enerģijas piramīdas noteikums: katrā iepriekšējā trofiskajā līmenī laika vienībā (vai enerģijas) radītais biomasas daudzums ir lielāks nekā nākamajā.

Daba ir daudzpusīga un skaista. Varam teikt, ka šī ir vesela sistēma, kas ietver gan dzīvo, gan nedzīvā daba. Tajā ir daudz citu dažādu sistēmu, kuru mērogs ir zemāks par to. Bet ne visi no tiem ir pilnībā dabas radīti. Cilvēki dažos no tiem veicina. Antropogēnais faktors var radikāli mainīties dabas ainava un tā virziens.

Agroekosistēma - radās antropogēnas darbības rezultātā. Cilvēki var uzart zemi un stādīt kokus, taču, lai ko mēs darītu, mēs vienmēr esam bijuši un būsim dabas ieskauti. Tas ir kaut kas no tā īpatnībām. Kā agroekosistēmas atšķiras no dabiskajām ekosistēmām? Šo ir vērts izpētīt.

vispār

Kopumā ekoloģiskā sistēma ir jebkura organisko un neorganisko komponentu kolekcija, kurā pastāv vielu cirkulācija.

Neatkarīgi no tā, vai tā ir dabiska vai mākslīga, tā joprojām ir ekoloģiska sistēma. Bet tomēr, kā agroekosistēmas atšķiras no dabiskajām ekosistēmām? Pirmās lietas vispirms.

Dabiskā ekosistēma

Dabiskā sistēma jeb, kā to sauc arī, biogeocenoze ir organisku un neorganisku komponentu kopums zemes virsmas apgabalā ar viendabīgām dabas parādībām: atmosfēra, akmeņi, hidroloģiskie apstākļi, augsne, augi, dzīvnieki un mikroorganismu pasaule.

Dabiskajai sistēmai ir sava struktūra, kas ietver šādas sastāvdaļas. Ražotāji vai, kā tos sauc arī, autotrofi, ir visi tie augi, kas spēj ražot organiskās vielas, tas ir, spēj fotosintēzi. Patērētāji ir tie, kas ēd augus. Ir vērts atzīmēt, ka tie ir pirmās kārtas. Turklāt ir arī citu pasūtījumu patērētāji. Visbeidzot, vēl viena grupa ir sadalītāju grupa. Tas parasti ietver dažāda veida baktērijas un sēnītes.

Dabiskās ekosistēmas struktūra

Jebkurā ekosistēmā ir barības ķēdes, barības tīkli un trofiskie līmeņi. Barības ķēde ir secīga enerģijas pārnešana. Pārtikas tīkls attiecas uz visām ķēdēm, kas savienotas viena ar otru. Trofiskie līmeņi ir vietas, ko organismi ieņem barības ķēdēs. Ražotāji pieder pirmajam līmenim, pirmās kārtas patērētāji pieder otrajam, otrās kārtas patērētāji pieder trešajam utt.

Saprofītiskā ķēde jeb, citiem vārdiem sakot, detritāls, sākas ar mirušām atliekām un beidzas ar kāda veida dzīvnieku. Ir visēdāja barības ķēde. Ganību ganīšana) jebkurā gadījumā sākas ar fotosintēzes organismiem.

Tas viss attiecas uz biogeocenozi. Kā agroekosistēmas atšķiras no dabiskajām ekosistēmām?

Agroekosistēma

Agroekosistēma ir cilvēka radīta ekosistēma. Tas ietver dārzus, aramzemi, vīna dārzus un parkus.

Tāpat kā iepriekšējā, agroekosistēma ietver šādus blokus: ražotāji, patērētāji, sadalītāji. Pirmie ir kultivētie augi, nezāles, ganību augi, dārzi un meža joslas. Patērētāji ir visi lauksaimniecības dzīvnieki un cilvēki. Sadalītāja bloks ir augsnes organismu komplekss.

Agroekosistēmu veidi

Antropogēno ainavu veidošana ietver vairākus veidus:

• lauksaimniecības ainavas: aramzemes, ganības, apūdeņotas zemes, dārzi un citi;
• mežs: meža parki, patversmes;
• ūdens: dīķi, ūdenskrātuves, kanāli;
• urban: pilsētas, pilsētiņas;
• rūpniecība: raktuves, karjeri.

Ir arī cita agroekosistēmu klasifikācija.

Agroekosistēmu veidi

Atkarībā no līmeņa ekonomiska izmantošana, sistēmas ir sadalītas:

• agrosfēra (globālā ekosistēma),
• lauksaimniecības ainava,
• agroekosistēma,
• agrocenoze.

Atkarībā no enerģijas īpašībām dabas teritorijas sadalīšana notiek:

• tropisks;
• subtropu;
• mērens;
• arktiskie veidi.

Pirmajam raksturīga augsta siltuma padeve, nepārtraukta veģetācija un pārsvars daudzgadīgās kultūras. Otrais ir divas augšanas sezonas, proti, vasara un ziema. Trešajam tipam ir tikai viena augšanas sezona, kā arī ilgs miera periods. Kas attiecas uz ceturto veidu, kultūraugu audzēšana šeit ir ļoti sarežģīta zemas temperatūras, kā arī ilgstoši aukstuma periodi.

Zīmju daudzveidība

Visiem kultivētajiem augiem jābūt noteiktām īpašībām. Pirmkārt, augsta ekoloģiskā plastiskums, tas ir, spēja ražot ražu dažādās klimatisko apstākļu svārstībās.

Otrkārt, populāciju neviendabīgums, tas ir, katrā no tām ir jābūt augiem, kas atšķiras pēc tādām īpašībām kā ziedēšanas laiks, izturība pret sausumu un sala izturība.

Treškārt, priekšlaicīgums – spēja strauja attīstība, kas apsteigs nezāļu attīstību.

Ceturtkārt, izturība pret sēnīšu un citām slimībām.

Piektkārt, izturība pret kaitīgiem kukaiņiem.

Salīdzinošās un agroekosistēmas

Turklāt, kā minēts iepriekš, šīs ekosistēmas ievērojami atšķiras pēc vairākām citām īpašībām. Atšķirībā no dabiskajiem, agroekosistēmā galvenais patērētājs ir pats cilvēks. Tas ir tas, kurš cenšas maksimāli palielināt primāro (augkopības) un sekundāro (lopkopības) produktu ražošanu. Otrs patērētājs ir lauksaimniecības dzīvnieki.

Otra atšķirība ir tā, ka agroekosistēmu veido un regulē cilvēki. Daudzi cilvēki jautā, kāpēc agroekosistēma ir mazāk ilgtspējīga nekā ekosistēma. Lieta tāda, ka viņiem ir vāji izteikta pašregulācijas un pašatjaunošanās spēja. Tie pastāv tikai īsu laiku bez cilvēka iejaukšanās.

Nākamā atšķirība ir atlase. Dabiskās ekosistēmas stabilitāti nodrošina dabiskā atlase. Agroekosistēmā tas ir mākslīgs, ko nodrošina cilvēki un kura mērķis ir iegūt maksimāli iespējamo produkciju. Enerģija, ko saņem lauksaimniecības sistēma, ietver sauli un visu, ko nodrošina cilvēki: apūdeņošanu, mēslojumu utt.

Dabiskā biogeocenoze barojas tikai ar dabisko enerģiju. Parasti augi, ko audzē cilvēki, ietver vairākas sugas, savukārt dabisko ekosistēmu raksturo milzīga daudzveidība.

Atšķirīgais uztura līdzsvars ir vēl viena atšķirība. Augu produkti dabiskā ekosistēmā tiek izmantoti daudzās barības ķēdēs, bet tomēr atgriežas sistēmā. Tā rezultātā veidojas vielu cikls.

Kā agroekosistēmas atšķiras no dabiskajām ekosistēmām?

Dabas un agroekosistēmas atšķiras viena no otras daudzos veidos: augi, patēriņš, vitalitāte, izturība pret kaitēkļiem un slimībām, sugu daudzveidība, selekcijas veids un daudzas citas īpašības.

Cilvēka radītai ekosistēmai ir gan priekšrocības, gan trūkumi. Dabas sistēmai savukārt nevar būt nekādu trūkumu. Viss tajā ir skaists un harmonisks.

Veidojot mākslīgās sistēmas, cilvēkam saudzīgi jāizturas pret dabu, lai neizjauktu šo harmoniju.