Энергия в экосистемах

Антропогенные факторы, т.е. результаты деятельности человека, приводящие к изменению среды обитания можно рассматривать на уровне региона, страны или глобальном уровне.  

Антропогенное загрязнение атмосферы приводит к глобальному изменению. Загрязнения  атмосферы поступают в виде аэрозолей и газообразных веществ. Наибольшую опасность представляют газообразные вещества, на долю которых приходится около 80% всех выбросов. Прежде всего — это соединения серы, углерода, азота. Углекислый газ сам по себе не ядовит, но с его накоплением связана опасность такого глобального процесса как «парниковый эффект». Последствие мы видим по потеплению климата на Земле.  

С попаданием в  атмосферу соединений серы и азота  связано выпадение кислотных  дождей. Двуокись серы и окислы азота  в воздухе соединяются с парами воды, затем вместе с дождями выпадают на землю фактически в виде разбавленных серной и азотной кислот. Такие осадки резко нарушают кислотность почвы, способствуют гибели растений и высыханию лесов, особенно хвойных. Попадая в реки и озера угнетающе действуют на флору и фауну, нередко приводя к полному уничтожению биологической жизни — от рыб до микроорганизмов. Расстояние между местом образования кислотных осадков и местом их выпадения может составлять тысячи километров.  

Эти отрицательные воздействия глобального масштаба усугубляются процессами опустынивания и вырубки лесов. Главный фактор опустынивания — это деятельность самого человека. Среди антропогенных причин — это избыточный выпас скота, вырубка лесов, чрезмерная и неправильная эксплуатация земель. Ученые подсчитали, что общая площадь антропогенных пустынь превысила площадь естественных. Вот почему опустынивание относят к числу глобальных процессов.  

Теперь рассмотрим примеры антропогенного воздействия  на уровне нашей страны. Россия занимает одно из первых мест в мире по запасам пресной воды. И учитывая, что общие ресурсы пресной воды составляют от общего объема гидросферы Земли всего 2-2,5%, становится ясно каким богатством мы обладаем. Главною опасность для этих ресурсов представляет загрязнение гидросферы. Основные запасы пресной воды сосредоточены в озерах, площадь которых в нашей стране больше территории Великобритании. В одном только Байкале находится примерно 20% мировых запасов пресной воды.  

Существует три  вида загрязнения водной среды: физическое (прежде всего тепловое), химическое и биологическое. Химические загрязнения возникают в результате попадания различных химических веществ и соединений. К биологическим загрязнениям относятся прежде всего микроорганизмы. В водную среду они попадают вместе со стоками химической и целлюлозно-бумажной промышленности. От таких загрязнений пострадал и Байкал, и Волга, и многие большие и малые реки России. Отравление рек и морей отходами промышленности, сельского хозяйства приводят еще к одной беде — уменьшению поступления в морскую воду кислорода и как следствие отравление морской воды сероводородом. Примером может служить Черное море. В Черном море существует установившийся режим обмена поверхности и глубинных вод, который препятствует проникновению в глубину кислорода. В результате на глубине накапливается сероводород. В последнее время ситуация в Черном море резко ухудшилась и не только из-за постепенного нарушения равновесия между сероводородными и кислородными водами, идет нарушение гидрологического режима после строительства плотин на реках, впадающих в Черное море, так и из-за загрязнения прибрежных вод отходами промышленности и сточными водами.  

Остро стоят  проблемы химического загрязнения  водоемов, рек и озер в Мордовии. Одним из наиболее ярких примеров — сброс в водостоки и водоемы тяжелых металлов, среди которых особенно опасен свинец (антропогенные его поступления в 17 раз превышают естественные) и ртуть. Источниками этих загрязнений явились вредные производства светотехнической промышленности. В недавнем прошлом тяжелыми металлами был отравлен водоем на севере Саранска под названием Саранское море.  

Не обошла стороной Мордовию и общая беда — чернобыльская  авария. В результате многие районы пострадали от радиоизотопного загрязнения земель. И результаты этого антропогенного воздействия будут сказываться еще сотни лет. 
 
 
 
 

Заключение

     Экосистема - это совокупность живых организмов, обменивающихся непрерывно энергией, веществом и информацией друг с другом и с окружающей средой. Энергию определяют, как способность производить работу. Свойства энергии описываются законами термодинамики.

     Пищевая цепь - последовательность организмов, в которой каждый из них съедает  или разлагает другой. Пищевые  цепи - это также движение питательных веществ от продуцентов, консументов (травоядных, плотоядных и всеядных) к редуцентам и обратно к продуцентам.

     Все организмы, пользующиеся одним типом  пищи, принадлежат к одному трофическому уровню. Организмы природных экосистем  вовлечены в сложную сеть многих связанных между собой пищевых цепей. Такая сеть называется пищевой сетью.

     Движение  энергии в экосистемах происходит посредством двух связанных типов  пищевых сетей: пастбищной и детритной.

     Для обеспечения энергией всех особей сообщества живых организмов экосистемы необходимо определенное количественное соотношение между продуцентами, консументами разных порядков, детритофагами и редуцентами. Однако для жизнедеятельности любых организмов, а значит и системы в целом, только энергии недостаточно, они обязательно должны получать различные минеральные компоненты, микроэлементы, органические вещества, необходимые для построения молекул живого вещества.

     Энергия может быть восполнена только за счет ее поступления извне. Без притока  энергии в экосистемах не может быть круговорота веществ, они функционируют за счет непрерывного притока энергии, поступающей из окружающей среды.

     В процессе фотосинтеза, обеспечивающем энергией живые компоненты экосистемы, усваивается лишь 1% всей поступившей  к экосистеме энергии.

       С каждым переходом из одного  трофического уровня в другой  в пределах пищевой цепи или  сети совершается работа и  в окружающую среду выделяется  тепловая энергия, а количество  энергии высокого качества, используемой  организмами следующего трофического  уровня, снижается. 
Правило 10%: при переходе с одного трофического уровня на другой 90% энергии теряется, и 10% передается на следующий уровень. Чем длиннее пищевая цепь, тем больше теряется полезной энергии. Поэтому длина пищевой цепи обычно не превышает 4 - 5 звеньев.

     Одним из способов выражения энергетической структуры сообщества является пирамида энергии, которая никогда не может  быть перевернутой (то есть ее верхушка не может быть шире основания), так  как поток энергии через трофические  уровни всегда уменьшается от первого звена к последнему.

     Обобщая законы функционирования экосистем, сформулирую еще раз основные их положения:

     1) Природные экосистемы существуют  за счет не загрязняющей среду  даровой солнечной энергии, количество  которой избыточно и относительно постоянно;

     2) Перенос энергии и вещества  через сообщество живых организмов  в экосистеме происходит по  пищевой цепи; все виды живого  в экосистеме делятся по выполняемым  ими функциям в этой цепи  на продуцентов, консументов,  детритофагов и редуцентов - это биотическая структура сообщества; количественное соотношение численности живых организмов между трофическими уровнями отражает трофическую структуру сообщества, которая определяет скорость прохождения энергии и вещества через сообщество, то есть продуктивность экосистемы;

     3) Природные экосистемы благодаря  своей биотической структуре  неопределенно долго поддерживают  устойчивое состояние, не страдая  от истощения ресурсов и загрязнения  собственными отходами; получение  ресурсов и избавление от отходов  происходят в рамках круговорота всех элементов.  
 

     Список  использованных источников

1. http://questions-biology.ru/
2. Акимова Т. А. Экология: учебник для вузов / Т. А. Акимова, В. В.

Хаскин. – 2-е изд. -  М. : ЮНИТИ, 2000.- 566 с.

3. Бигон М. Экология: Особенности популяции и сообщества. / М.

Бигон, Д. Харкер, К. Гаунсенд ; перевод с англ. – М. : Мир, 1989. -477с.

4. Владимиров А. М. Охрана окружающей среды / А. М. Владимиров,

Ю. И. Ляхин, Л. Т. Матвеев, В. Г. Орлов. – Ленинград : Гидрометиоиздат, 1991.

5. Колесников С. И. Экология : учеб. пособие / С. И. Колесников. –

М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К», 2007. – 884 с.

6. Лемеза Н. А. Геоботаника: учеб. пособие для студ. вузов по биол.

спец. / Н. А. Лемеза, М. А. Джус. – Минск : Вышейш. школа, 2008. – 256 с.

7. Лось В. А. Экология: учебник  /  В. А. Лось. – М. : Экзамен, 2006.-

478  с.

8. Маринченко А. В. Экология: учеб. пособие / А. В Маринченко. – 2

е изд. испр. и доп. – М. : Издательско-торговая корпорация «Дашков и К», 2008. – 328 с.

9. Миркин Б. М. Функционирование экосистемы / Б. М. Миркин, Л. Г.

Наумова // Биология в школе. – 2008. - №1. – С. 2 – 7.

10. Одум Ю. Экология / Ю. Одум ; перевод с англ. и предисловие проф. В. В.

Алпатова. – М. : Просвещение, 1968. – 740 с.

11. Ребане К. К. Энергия, энтропия, среда обитания / К. К. Ребане ; под

ред. Т. К. Ребане. – Таллин : Валгус, 1984. – 159с.

12. Реймерс Н. Ф. Охрана природы и окружающей человека Среды:

Словарь – справочник / Н. Ф. Реймерс. - М. : Просвещение, 1992. - 320 с.

13. Ризниченко Н. Ф. Математические модели биологических

продукционных процессов / Н. Ф. Ризниченко, А. Б. Рубин. – М. : Изд-во МГУ, 1993. – 300 с.

14. Степановских А. С. Экология: Учебник для вузов / А. С.

Степановских. – М. : Юнити - Дана, 2001. – 703 с.