Экосистема и ее свойства

     Таким образом, потоки вещества и энергии  обеспечивают целостность экосистемы — взаимосвязь ее организмов друг с другом и с природной средой. Основными условиями самовоспроизводства экосистемы являются:

     - наличие в среде пищи и энергии (для автотрофов — солнечной, для хемотрофов — химической);

     - способность существ к размножению;

     - способность организмов воспроизводить химический состав и физические свойства природной среды (структуру почвы, прозрачность воды). 

     Устойчивость  экосистем

     Природные экосистемы способны к длительному  существованию. Даже при значительных колебаниях внешних факторов внутренние параметры сохраняют стабильность. Так, если количество осадков над лесом уменьшилось на 30%, количество зеленой массы может снизиться всего на 15%, а численность первичных консументов — лишь на 5%. Свойство экосистемы сохранять внутренние параметры называют устойчивостью. Стойкость к перенесению неблагоприятных условий зависит от выносливости организмов, их способности размножаться в широком диапазоне условий и усиливается возможностью перестройки цепей питания в богатых сообществах.

     Устойчивость  экосистем падает с обеднением видового состава. Самые устойчивые — богатые  жизнью тропические леса (свыше 8000 видов  растений), достаточно устойчивы леса умеренной полосы (2000 видов), менее  устойчивы тундровые биоценозы (500 видов), мало устойчивы экосистемы океанических островов. Еще менее устойчивы фруктовые сады, а посевные поля без поддержки человека вообще не могут существовать, они быстро зарастают сорняками и уничтожаются вредителями. 

     Саморегуляция экосистем

     Эффективность саморегуляции определяется разнообразием видов и пищевых взаимоотношений между ними. Если снижается численность одного из первичных консументов, то при разнообразии видов хищники переходят к питанию более многочисленными животными, которые раньше были для них второстепенными.

     Длинные цепи питания часто пересекаются, создавая возможность вариации пищевых  отношений в зависимости от урожая растений, численности жертв и  пр. Тигры и львы в отсутствие копытных обходятся менее крупными животными и даже растительной пищей. Сокол-сапсан охотится в воздухе, а при массовом размножении леммингов он начинает питаться этими зверьками, подхватывая их с земли. Цепь: растения--мышь-- змея--орел может быть сокращена до: растения--мышь--орел. В более благоприятные годы численность видов восстанавливается, и пищевые отношения в биоценозе нормализуются.

     В урожайные годы возрастает количество травоядных. Хищники, обеспеченные пищей, быстро размножаются. Сокращение численности  травоядных создает дефицит питания  среди хищных видов, и в малокормные годы они почти не размножаются.

     Каждые  несколько лет численность популяций  леммингов в тундре резко возрастает. Лемминги объедают тундровую растительность. Вещества растений через организм зверьков переходят в детрит и лишь спустя несколько лет после минерализации образуют плодородную почву с богатым и питательным растительным покровом. Численность леммингов снова возрастает. В малокормные годы их количество интенсивно сокращается не только недостатком питания, но еще и быстро размножившимися хищниками — песцами, лисами, совами. Так растения, лемминги и хищники осуществляют саморегуляцию тундровой экосистемы, сохраняя ее устойчивость и долговечность.

     Вспышки размножения вредителей длятся обычно недолго. Их численность быстро сокращается недостатком питания, расплодившимися хищниками и паразитическими насекомыми (в многочисленной популяции им легче переходить на других особей), а также вирусными, бактериальными и грибковыми заболеваниями, особенно действующими на ослабленные недостатком корма организмы вредителей. Применение ядов часто имеет негативные побочные эффекты. Заодно с вредителем яд уничтожает насекомых-опылителей, хищных и паразитических животных. Другие насекомые, устойчивые к ядам (растительноядные клещи, комары и т.д.), численность которых до внесения ядов подавлялась хищниками и паразитами, усиленно размножаются и наносят ущерб сельскохозяйственным культурам. Регуляция численности вредителей — важная экологическая задача.

     Неразумное  вмешательство в природные экосистемы приводит к непредсказуемым и печальным последствиям. В середине ХIХ в. на одной из ферм Австралии выпустили на волю 12 пар завезенных из Европы кроликов. В экосистемах Австралии было недостаточно хищников, способных регулировать их численность, и за 40 лет популяция кроликов разрослась до нескольких сот миллионов особей. Кролики расселились по всему материку, выедая проростки сосны, уничтожая луга и пастбища, подрывая кормовую базу местных травоядных — кенгуру. Поселенная в крымских лесах белка телеутка заметно сократила их естественное возобновление и стала причинять ущерб виноградникам. Промысловую же ценность белка утратила, ее пушистый мех в теплом климате стал коротким и грубым.

     Вселенные виды — одна из основных причин вымирания  позвоночных животных. На Гавайские острова ввезли 22 вида млекопитающих, 160 видов птиц, 1300 видов насекомых, свыше 2 тыс. видов цветковых растений. Вселенные виды стали главной причиной вымирания 30% птиц-аборигенов, 34% моллюсков, перед угрозой исчезновения находятся до 70% видов гавайской флоры.

     Проблема  восстановления в биоценозах природной  саморегуляции особенно важна в  наши дни, когда многие виды находятся  на грани исчезновения, а природные  территории утратили благолепный вид. 

 

      5. ВОЗДЕЙСТВИЕ ЧЕЛОВЕКА НА ЭКОСИСТЕМУ  

     Воздействие человека на окружающую его природную среду может рассматриваться в разных аспектах в зависимости от цели изучения этого вопроса. С точки зрения экологии представляет интерес рассмотрение воздействия человека на экологические системы под углом зрения соответствия или противоречия действий человека объективным законам функционирования природных экосистем. Исходя из взгляда на биосферу как глобальную экосистему, все многообразие видов деятельности человека в биосфере приводит к изменениям: состава биосферы, круговоротов и баланса слагающих ее веществ; энергетического баланса биосферы; биоты. Направленность и степень этих изменений таковы, что самим человеком им дано название экологического кризиса. Современный экологический кризис характеризуется следующими проявлениями:

     - постепенное изменение климата  планеты вследствие изменения  баланса газов в атмосфере; 

     - общее и местное (над полюсами, отдельными участками суши) разрушение  биосферного озонового экрана;

     - загрязнение Мирового океана  тяжелыми металлами, сложными органическими соединениями, нефтепродуктами, радиоактивными веществами, насыщение вод углекислым газом;

     - разрыв естественных экологических  связей между океаном и водами  суши в результате строительства  плотин на реках, приводящий  к изменению твердого стока, нерестовых путей и т.п.;

     - загрязнение атмосферы с образованием  кислотных осадков, высокотоксичных  веществ в результате химических  и фотохимических реакций; 

     - загрязнение вод суши, в том  числе речных, служащих для питьевого  водоснабжения, высокотоксичными веществами, включая диоксины, тяжелые металлы, фенолы;

     - опустынивание планеты; 

     - деградация почвенного слоя, уменьшение  площади плодородных земель, пригодных  для сельского хозяйства; 

     - радиоактивное загрязнение отдельных  территорий в связи с захоронением радиоактивных отходов, техногенными авариями и т.п.;

     - накопление на поверхности суши  бытового мусора и промышленных  отходов, в особенности практически  неразлагающихся пластмасс; 

     - сокращение площадей тропических  и северных лесов, ведущее к дисбалансу газов атмосферы, в том числе сокращению концентрации кислорода в атмосфере планеты;

     - загрязнение подземного пространства, включая подземные воды, что делает  их непригодными для водоснабжения  и угрожает пока еще мало  изученной жизни в литосфере;

     - массовое и быстрое, лавинообразное  исчезновение видов живого вещества;

     - ухудшение среды жизни в населенных  местах, прежде всего урбанизированных  территориях; 

     - общее истощение и нехватка  природных ресурсов для развития  человечества;

     - изменение размера, энергетической и биогеохимической роли организмов, переформирование пищевых цепей, массовое размножение отдельных видов организмов;

     - нарушение иерархии экосистем,  увеличение системного однообразия  на планете. 

 

      ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

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

     Однако  ликвидируются в основном последствия, а не причины сложившегося положения. Например, люди применяют все новые средства борьбы с загрязнениями на автомобилях и стараются добывать все больше нефти вместо того, чтобы поставить под вопрос саму необходимость удовлетворения чрезмерных потребностей. Человечество безнадежно стремится спасти от вымирания несколько видов, не обращая внимание на собственный демографический взрыв, стирающий с лица земли природные экосистемы.

     Основной  вывод из рассмотренного в учебном  пособии материала совершенно ясен: системы, противоречащие естественным принципам и законам, неустойчивы. Попытки сохранить их становятся все более дорогостоящими и сложными и в любом случае обречены на неудачу.  

     Чтобы принимать долгосрочные решения, необходимо обратить внимание на принципы, определяющие устойчивое развитие, а именно:

     стабилизация  численности населения;

     переход к более энерго и ресурсосберегающему  образу жизни;

     развитие  экологически чистых источников энергии;

     создание  малоотходных промышленных технологий;

     рециклизация  отходов;

     создание  сбалансированного сельскохозяйственного  производства, не истощающего почвенные  и водные ресурсы и не загрязняющего  землю и продукты питания;

     сохранение  биологического разнообразия на планете.  
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 

     1. Вертьянов С.Ю. Свойства экосистем. http://www.portal-slovo.ru/art/36222.php

     2. Николайкин, Н. И. , Николайкина, Н. Е., Мелехова, О. П. Экология. — 5-е. — М.: Дрофа, 2006. - 640 с.

     3. Бродский А. К. Краткий курс общей экологии, Учебное пособие для ВУЗов — СПб: «Деан», 2000. - 224 с.

     4. Д. В. Гричук Теродинамические модели субмаринных гидротермальных систем — М.: Научный мир, 2000. – 231 с.

     5. В. Ф. Левченко Глава 3 // Эволюция Биосферы до и после появления человека - СПб: Наука, 2004. - 166 с.

     6. Остроумов С. А. Новые варианты определений понятий и терминов «экосистема» и «биогеоценоз» // ДАН. - 2002. - Т. 383 № 4. - С. 571-573.

     7. Акимова Т. А., Хаскин В. В. Экология.. Экология. Издательство ЮНИТИ, — 2007 г, — 495 с.