Arten von Ökosystemen.

Ökologisches System (Ökosystem)- eine räumlich definierte Gruppe lebender Organismen und ihres Lebensraums, vereint durch materielle-energetische und informationelle Wechselwirkungen.

Unterscheiden Sie zwischen aquatischen und terrestrischen natürlichen Ökosystemen.

Aquatische Ökosysteme- Dies sind Flüsse, Seen, Teiche, Sümpfe - Süßwasserökosysteme sowie Meere und Ozeane - Stauseen mit Salzwasser.

Terrestrische Ökosysteme- Dies sind Tundra, Taiga, Wald, Waldsteppe, Steppe, Halbwüste, Wüste, Bergökosysteme.

Jedes terrestrische Ökosystem hat eine abiotische Komponente - Biotop oder Ökotop - ein Ort mit der gleichen Landschaft, dem gleichen Klima und den gleichen Bodenbedingungen; und die biotische Komponente - eine Gemeinschaft oder Biozönose - die Gesamtheit aller lebenden Organismen, die ein bestimmtes Biotop bewohnen. Das Biotop ist ein gemeinsamer Lebensraum für alle Mitglieder der Gemeinschaft. Biozönosen bestehen aus Vertretern vieler Arten von Pflanzen, Tieren und Mikroorganismen. Nahezu jede Art in der Biozönose ist durch viele Individuen unterschiedlichen Geschlechts und Alters vertreten. Sie bilden eine Population einer bestimmten Art in einem Ökosystem. Es ist sehr schwierig, eine Biozönose getrennt von einem Biotop zu betrachten, daher wird ein solches Konzept wie eine Biogeozänose (Biotop + Biozönose) eingeführt. Die Biogeozänose ist ein elementares terrestrisches Ökosystem, die Hauptexistenzform natürlicher Ökosysteme.

Jedes Ökosystem umfasst Gruppen von Organismen verschiedener Arten, die sich durch die Art und Weise unterscheiden, wie sie sich ernähren:

Autotrophe („Selbstfütterung“);

Heterotrophe („Ernährung von anderen“);

Verbraucher - Verbraucher von organischen Stoffen lebender Organismen;

Ditritophagen oder Saprophagen sind Organismen, die sich von toter organischer Substanz ernähren – den Überresten von Pflanzen und Tieren;

Zersetzer - Bakterien und niedere Pilze - vervollständigen die zerstörerische Arbeit von Verbrauchern und Saprophagen, indem sie die Zersetzung organischer Stoffe zu ihrer vollständigen Mineralisierung bringen und die letzten Anteile an Kohlendioxid, Wasser und mineralischen Elementen an die Ökosystemumgebung zurückführen.

Alle diese Gruppen von Organismen in jedem Ökosystem interagieren eng miteinander und koordinieren den Stoff- und Energiefluss.

Auf diese Weise , ist ein natürliches Ökosystem durch drei Merkmale gekennzeichnet:

1) Ein Ökosystem ist notwendigerweise eine Kombination aus lebenden und nicht lebenden Komponenten.

2) Innerhalb des Ökosystems vollzieht sich ein vollständiger Kreislauf, beginnend mit der Entstehung von organischem Material und endend mit dessen Zersetzung in anorganische Bestandteile.

3) das Ökosystem bleibt für einige Zeit stabil, was durch eine bestimmte Struktur aus biotischen und abiotischen Komponenten gegeben ist.

Beispiele für natürliche Ökosysteme sind: ein umgestürzter Baum, ein Tierkadaver, ein kleines Gewässer, ein See, ein Wald, eine Wüste, eine Tundra, ein Land, ein Ozean, eine Biosphäre.

Wie aus den Beispielen ersichtlich ist, werden einfachere Ökosysteme in komplexere eingebunden. Gleichzeitig wird eine Hierarchie der Organisation von Systemen verwirklicht, in diesem Fall von ökologischen. Daher werden Ökosysteme nach der räumlichen Skala in Mikroökosysteme, Mesoökosysteme und Makroökosysteme eingeteilt.

Das Gefüge der Natur ist also als systemisches Ganzes zu betrachten, bestehend aus ineinander verschachtelten Ökosystemen, deren höchstes ein weltweit einzigartiges Ökosystem ist – die Biosphäre. In seinem Rahmen findet ein Austausch von Energie und Materie zwischen allen lebenden und nicht lebenden Komponenten im planetaren Maßstab statt.

Anthropogene Auswirkungen auf natürliche Ökosysteme.

Anthropogene Faktoren, d.h. Die Ergebnisse menschlicher Aktivitäten, die zu einer Veränderung der Umwelt führen, können auf regionaler, nationaler oder globaler Ebene betrachtet werden.

Anthropogene Verschmutzung der Atmosphäre führt zu globalen Veränderungen. Luftverschmutzung tritt in Form von Aerosolen und gasförmigen Stoffen auf. Die größte Gefahr geht von gasförmigen Stoffen aus, die etwa 80 % aller Emissionen ausmachen. Dies sind vor allem Verbindungen von Schwefel, Kohlenstoff und Stickstoff. Kohlendioxid selbst ist nicht giftig, aber seine Anreicherung ist mit der Gefahr eines globalen Prozesses wie dem "Treibhauseffekt" verbunden. Wir sehen die Folgen der globalen Erwärmung.

Saurer Regen ist mit der Freisetzung von Schwefel- und Stickstoffverbindungen in die Atmosphäre verbunden. Schwefeldioxid und Stickoxide in der Luft verbinden sich mit Wasserdampf und fallen dann zusammen mit Regen in Form von verdünnter Schwefel- und Salpetersäure zu Boden. Solche Niederschläge verletzen den Säuregehalt des Bodens stark, tragen zum Absterben von Pflanzen und zum Austrocknen von Wäldern, insbesondere von Nadelwäldern, bei. Einmal in Flüssen und Seen angekommen, haben sie eine deprimierende Wirkung auf Flora und Fauna und führen oft zur vollständigen Zerstörung des biologischen Lebens - von Fischen bis zu Mikroorganismen. Die Entfernung zwischen dem Ort der Bildung von saurem Niederschlag und dem Ort ihres Niederschlags kann Tausende von Kilometern betragen.

Diese negativen globalen Auswirkungen werden durch Prozesse verschärft Wüstenbildung und Entwaldung. Der Hauptfaktor der Wüstenbildung sind menschliche Aktivitäten. Zu den anthropogenen Ursachen gehören Überweidung, Entwaldung, übermäßige und unsachgemäße Landnutzung. Wissenschaftler haben berechnet, dass die Gesamtfläche der vom Menschen geschaffenen Wüsten die Fläche der natürlichen übersteigt. Deshalb wird die Desertifikation als globaler Prozess eingestuft.

Betrachten Sie nun Beispiele für anthropogene Auswirkungen auf der Ebene unseres Landes. Russland nimmt einen der ersten Plätze in der Welt in Bezug auf Süßwasserreserven ein. Und wenn man bedenkt, dass die gesamten Süßwasserressourcen nur 2% des Gesamtvolumens der Hydrosphäre der Erde ausmachen, wird deutlich, wie reich wir sind. Die größte Gefahr für diese Ressourcen ist die Verschmutzung der Hydrosphäre. Die wichtigsten Süßwasserreserven konzentrieren sich auf Seen, deren Fläche in unserem Land größer ist als das Territorium Großbritanniens. Allein der Baikalsee enthält ungefähr 20 % der Süßwasserreserven der Welt.

Wissenschaftler unterscheiden drei Typen Verschmutzung der Hydrosphäre: physikalisch, chemisch und biologisch.

Physikalische Verschmutzung bezieht sich in erster Linie auf thermische Verschmutzung, die durch die Ableitung von erwärmtem Wasser entsteht, das zur Kühlung in Wärmekraftwerken und Kernkraftwerken verwendet wird. Die Einleitung solcher Wässer führt zu einer Verletzung des natürlichen Wasserhaushalts. Beispielsweise gefrieren Flüsse an Orten, an denen solches Wasser eingeleitet wird, nicht. In geschlossenen Stauseen führt dies zu einer Abnahme des Sauerstoffgehalts, was zum Absterben von Fischen und zur schnellen Entwicklung einzelliger Algen („Aufblühen“ des Wassers) führt. Physikalische Kontamination umfasst auch radioaktive Kontamination.

Die chemische Verschmutzung der Hydrosphäre erfolgt durch das Eindringen verschiedener Chemikalien und Verbindungen. Ein Beispiel ist die Einleitung von Schwermetallen (Blei, Quecksilber), Düngemitteln (Nitrate, Phosphate) und Kohlenwasserstoffen (Öl, organische Verschmutzung) in Gewässer. Hauptquelle sind Industrie und Verkehr.

Biologische Verschmutzung wird durch Mikroorganismen, oft Krankheitserreger, verursacht. Sie gelangen mit Abwässern aus der chemischen Industrie, der Zellstoff- und Papierindustrie, der Lebensmittelindustrie und der Viehwirtschaft in die aquatische Umwelt. Solche Abwässer können Quellen verschiedener Krankheiten sein.

Ein besonderes Thema in diesem Themenfeld ist die Verschmutzung der Ozeane. Es geschieht auf drei Arten.

Die erste davon ist der Abfluss von Flüssen, mit dem Millionen Tonnen verschiedener Metalle, Phosphorverbindungen und organischer Verschmutzung in den Ozean gelangen. Gleichzeitig werden fast alle Schwebstoffe und die meisten gelösten Stoffe in Flussmündungen und angrenzenden Regalen abgelagert.

Die zweite Art der Verschmutzung ist mit Niederschlägen verbunden, mit denen das meiste Blei, die Hälfte des Quecksilbers und Pestizide in den Weltozean gelangen.

Der dritte Weg schließlich steht in direktem Zusammenhang mit der wirtschaftlichen Aktivität des Menschen in den Gewässern des Weltozeans. Die häufigste Art der Verschmutzung ist die Ölverschmutzung während des Transports und der Förderung von Öl.

Ergebnisse der anthropogenen Einwirkung.

In unserer Zeit sind die Folgen des anthropogenen Einflusses auf die geografische Umwelt vielfältig und nicht alle werden vom Menschen kontrolliert, viele von ihnen treten später auf. Lassen Sie uns die wichtigsten auflisten.

Klimawandel (Geophysik) der Erde basierend auf der Verstärkung des Treibhauseffekts, Emissionen von Methan und anderen Gasen, Aerosolen, radioaktiven Gasen, Änderungen der Ozonkonzentration.

Die Schwächung des Ozonschirms, die Bildung eines großen „Ozonlochs“ über der Antarktis und „kleiner Löcher“ in anderen Regionen.

Verschmutzung des nächstgelegenen Weltraums und dessen Vermüllung.

Verschmutzung der Atmosphäre mit Gift- und Schadstoffen, gefolgt von saurem Regen und der Zerstörung der Ozonschicht, bei der Freone, Stickoxide, Wasserdampf und andere Gasverunreinigungen beteiligt sind.

Verschmutzung des Ozeans, Verschüttung giftiger und radioaktiver Substanzen darin, Sättigung seiner Gewässer mit Kohlendioxid aus der Atmosphäre, Verschmutzung mit Erdölprodukten, Schwermetallen, komplexen organischen Verbindungen, Störung der normalen ökologischen Verbindung zwischen Ozean und Landgewässern zum Bau von Staudämmen und anderen Wasserbauwerken.

Erschöpfung und Verschmutzung von Landoberflächenwasser und Grundwasser, Ungleichgewicht zwischen Oberflächen- und Grundwasser.

Radioaktive Kontamination lokaler Gebiete und einiger Regionen im Zusammenhang mit dem Unfall von Tschernobyl, dem Betrieb von Nuklearanlagen und Atomtests.

Fortgesetzte Anhäufung von giftigen und radioaktiven Stoffen, Haushaltsabfällen und Industrieabfällen (insbesondere nicht zersetzbare Kunststoffe) auf der Landoberfläche, das Auftreten von sekundären chemischen Reaktionen in ihnen mit der Bildung von giftigen Stoffen.

Wüstenbildung des Planeten, Ausdehnung bereits bestehender Wüsten und Vertiefung des Prozesses der Wüstenbildung selbst.

Verringerung der Flächen tropischer und nördlicher Wälder, was zu einer Abnahme der Sauerstoffmenge und zum Verschwinden von Tier- und Pflanzenarten führt.

Klassifizierung und Eigenschaften von Ökosystemen.

Zusammensetzung und Struktur von Ökosystemen.

Energie- und Ökosystemprodukte

Ökologische Pyramiden

Arten von Ökosystemen.

Zusammensetzung und Struktur von Ökosystemen

Wenn Sie Vorlesung Nr. 1 dieses Kurses aufschlagen, werden Sie feststellen, dass das Studiengebiet Ökologie drei Hauptebenen der Lebensorganisation umfasst: Bevölkerung, Ökosystem und Biosphäre. Um viele globale Probleme zu lösen und Entscheidungen zu treffen, spielt die Untersuchung der Organismenebene eine Schlüsselrolle.

Wie Sie wissen, sind Lebewesen und ihre unbelebte (abiotische) Umwelt untrennbar miteinander verbunden und stehen in ständiger Wechselwirkung und bilden Ökosysteme.

Ein Ökosystem ist eine Ansammlung aller lebenden Organismen, die zusammen mit ihrer unbelebten Umgebung in einem gemeinsamen Raum leben.

Das Ökosystem ist die wichtigste funktionelle Einheit in der Ökologie, da es sowohl Organismen als auch die unbelebte Umwelt umfasst - Komponenten, die sich gegenseitig in ihren Eigenschaften beeinflussen und notwendig sind, um das Leben in seiner auf der Erde existierenden Form zu erhalten.

Ein Beispiel ist eine Wiese, Wald, See.

Ziemlich oft wird das Konzept eines Ökosystems mit dem Konzept der Biogeozänose identifiziert, aber diese Begriffe sind nicht synonym. Das Konzept eines Ökosystems ist umfassender, es umfasst alle Arten von Gruppen lebender Organismen und Lebensräume, nur natürliche Formationen (Wald, Wiese usw.) können als Biogeozänose bezeichnet werden. Dass. Jede Biogeozänose ist ein Ökosystem, aber nicht jedes Ökosystem ist eine Biogeozänose.

BEI Verbindung Das Ökosystem wird durch zwei Gruppen von Komponenten dargestellt: abiotisch - Komponenten der unbelebten Natur (Ökotop) und biotisch - Komponenten der Tierwelt (Biozönose).

Biozönose - eine Reihe von Vertretern der Pflanzenwelt (Phytozönose), der Tierwelt (Zozänose) und der Welt der Mikroorganismen (Mikrobiozönose). Das Ökotop umfasst zwei Hauptkomponenten: das Klima in all seinen vielfältigen Erscheinungsformen und die geologische Umgebung - Boden-Böden oder Edaphotope. Alle Komponenten dieses Systems stehen in ständiger und komplexer Interaktion (Abb. 1).

Es ist ziemlich offensichtlich, dass das Ökosystem in Raum und Zeit nicht homogen ist, und daher ist es ziemlich wichtig, dies zu berücksichtigen räumliche Struktur Biogeozänose. Zunächst einmal dies abgestufte Struktur Phytozenosen, die eine Anpassung im Kampf um das Sonnenlicht ist. In Laubwäldern werden bis zu 6 Ebenen unterschieden.

In der räumlichen Struktur der Biogeozänose gibt es auch Mosaik-- räumliche Veränderung der Pflanzen- und Tiergemeinschaft (Konzentration der Vegetation um Gewässer).

Die Beteiligung verschiedener Arten an der Bildung eines Ökosystems ist nicht gleich, daher können Vertreter einer Art in einem Ökosystem dominieren (z. B. Waldkiefer in einem Kiefernwald), andere können einzeln auftreten (Schneeleopard).

Arten, die zahlenmäßig dominieren, werden genannt Dominant. Unter ihnen gibt es solche, ohne die andere Arten nicht existieren können oder edifactors. Unerheblich Arten - kleine und sogar seltene - spielen eine große Rolle bei der Bildung eines nachhaltigen Ökosystems. Damit wurde das Weltgesetz der Ökosystemstabilität begründet, wonach: Je höher die Biodiversität eines Ökosystems bzw. je mehr „minderwertige“ Arten, desto stabiler ist es.

In Hinsicht auf trophische Struktur(von der griechischen Trophäe - Nahrung) kann das Ökosystem in zwei Ebenen unterteilt werden:

die obere autotrophe (selbstnährende) Schicht oder "grüner Gürtel", zu der Pflanzen oder deren Teile gehören, die Chlorophyll enthalten, wo die Fixierung von Lichtenergie, die Verwendung einfacher anorganischer Verbindungen und die Anhäufung komplexer organischer Verbindungen vorherrschen. Organismen, die im "Grünen Band" enthalten sind, werden genannt autotroph(von lateinisch: Auto-Selbst, Tropho-Ernährung). Das Hauptmerkmal dieser Organismen ist die Fähigkeit, im Prozess der Photosynthese organische Substanzen aus anorganischen Substanzen zu synthetisieren. Da sie als Autotrophe primäre organische Materie erzeugen und diese aus anorganischer Materie herstellen, werden sie genannt Produzenten.

untere heterotrophe (von anderen ernährte) Stufe oder "brauner Gürtel", dominiert von der Verwendung, Umwandlung und Zersetzung komplexer Verbindungen. Organismen, die in diesem Gürtel enthalten sind, können ihre eigene Substanz nicht aus mineralischen Bestandteilen aufbauen, sie sind gezwungen, das zu verwenden, was von Autotrophen geschaffen wird, indem sie sie essen. Sie werden Heterotrophe genannt (von lateinisch: hetero-andere Tropho-Ernährung).

Die Spezifität von Heterotrophen kann jedoch unterschiedlich sein. So wird der Teil von Organismen bezeichnet, der fertige Pflanzennährstoffe in der Ernährung verwendet Phytophagen- Pflanzenfresser (phytos - Pflanze, phagos - Verschlinger, gr.) oder Pflanzenfresser. Phytophagen sind sekundäre Akkumulatoren von ursprünglich von Pflanzen angesammelter Sonnenenergie. Verbraucher erster Ordnung (zum Beispiel: ein Hase, eine Kuh). Zu dieser Gruppe von Organismen gehört Hauptverbraucher.

Für viele Tiere hat die Evolution die Verwendung tierischer Proteine ​​vorgegeben. Diese Gruppe zoophag oder Raubtiere, die Phytophagen und kleinere Raubtiere fressen. Raubtiere sind die wichtigsten Regulatoren des biologischen Gleichgewichts: Sie regulieren nicht nur die Anzahl der phytophagen Tiere, sondern fungieren auch als Pfleger, indem sie vor allem kranke und geschwächte Tiere fressen. Ein Beispiel ist das Fressen von Mäusewühlmäusen durch Raubvögel. Zu dieser Gruppe von Organismen gehört Nebenverbraucher. Tiere, die sich von Verbrauchern zweiter Ordnung ernähren, werden Verbraucher dritter Ordnung genannt und so weiter.

In jedem System werden zwangsläufig organische Abfälle (Tierkadaver, Exkremente usw.) gebildet, die auch als Nahrung für heterotrophe Organismen dienen können, sog Zersetzer oder Saprophyten.

Aus biologischer Sicht ist es daher zweckmäßig, die folgenden Komponenten im Ökosystem zu unterscheiden:

anorganische Stoffe (C, N, CO2, H2O etc.) in die Kreisläufe einbezogen.

organische Verbindungen (Proteine, Kohlenhydrate, Lipide, Huminstoffe), die die biotischen und abiotischen Teile binden.

Luft, Wasser und Substratumgebung, einschließlich des Klimaregimes und anderer physikalischer Faktoren.

Produzenten, autotrophe Organismen, meist grüne Pflanzen, die aus einfachen anorganischen Stoffen Nahrung produzieren können.

Makrokonsumenten oder Phagotrophe (vom griechischen Phagos - Esser) - heterotrophe Organismen, hauptsächlich Tiere, die sich von anderen Organismen oder Partikeln organischer Materie ernähren.

Mikroverbraucher, Saprotrophe, Destructortrophe – heterotrophe Organismen, hauptsächlich Bakterien und Pilze, die Energie gewinnen, indem sie entweder totes Gewebe zersetzen oder gelöste organische Stoffe absorbieren, die spontan freigesetzt oder von Saprotrophen aus Pflanzen und anderen Organismen extrahiert werden.

Alle Organismen, aus denen das Ökosystem besteht, sind durch enge Nahrungsbeziehungen miteinander verbunden (so dient ein Organismus als Nahrung für einen anderen, der von einem dritten gefressen wird usw.). so wird in der Biogeozänose eine Kette sukzessiver Übertragung von Materie und ihrer äquivalenten Energie von einem Organismus auf einen anderen, oder die sogenannte trophische Kette, gebildet.

Beispiele für solche Schaltungen sind:

Rentiermoos  Hirsch  Wolf (Tundra-Ökosystem);

Gras Kuh Mensch (anthropogenes Ökosystem);

mikroskopisch kleine Algen (Phytoplankton) Käfer und Daphnien (Zooplankton) Plötze Hecht Möwen (aquatisches Ökosystem).

Eine trophische Kette in einem Ökosystem ist eng miteinander verflochten und bildet Nahrungsnetze. So weithin bekannt ist das Phänomen der „trophischen Kaskade“: Seeigel ernähren sich von Seeigeln, die Braunalgen fressen, die Vernichtung von Ottern durch Jäger führte zur Vernichtung von Algen aufgrund einer Zunahme der Seeigelpopulation. Als die Jagd auf Otter verboten wurde, begannen die Algen, in ihre Lebensräume zurückzukehren.

Ein bedeutender Teil der Heterotrophen sind Saprophagen und Saprophyten (Pilze), die die Energie von Detritus nutzen. Daher werden zwei Arten von Trophieketten unterschieden: Ketten Essen, oder Beweidung, die mit dem Verzehr von photosynthetischen Organismen beginnen, und Schutt schätzen den Verfall, der mit den Überresten von toten Pflanzen, Kadavern und tierischen Exkrementen beginnt

Energie- und Ökosystemprodukte

Die wichtigste (und praktisch einzige) Energiequelle im Ökosystem ist das Sonnenlicht. Das Blockdiagramm der Stoff- und Energieflüsse im Ökosystem ist in Abb. 1 dargestellt. 3.

Der Energiefluss wird in eine Richtung gelenkt, ein Teil der einfallenden Sonnenenergie wird von der Gemeinschaft umgewandelt und erreicht eine qualitativ neue Ebene, indem sie sich in organische Materie umwandelt, die eine konzentriertere Energieform als Sonnenlicht ist, aber die meiste Energie abgebaut, durchläuft das System und verlässt es in Form minderwertiger thermischer Energie (Wärmesenke). Dabei ist zu beachten, dass nur etwa 2 % der auf die Erdoberfläche gelangenden Energie von autotrophen Organismen aufgenommen wird, der größte Teil (bis zu 98 %) wird in Form von Wärmeenergie abgeführt.

Abb. 3. Diagramm von Stoff- und Energieflüssen in einem Ökosystem.

Energie kann gespeichert, wieder abgegeben oder exportiert, aber nicht wiederverwendet werden. Im Gegensatz zu Energie können Nährstoffe, einschließlich lebensnotwendiger biogener Elemente (Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor usw.), und Wasser wiederverwendet werden. Die Recyclingeffizienz und die Größe der Importe und Exporte von Nährstoffen variieren stark je nach Art des Ökosystems.

Auf dem Funktionsdiagramm wird die Gemeinschaft als ein Nahrungsnetz dargestellt, das aus Autotrophen und Heterotrophen besteht, die durch die entsprechenden Energieflüsse, Kreisläufe biogener Elemente miteinander verbunden sind.

Reis. 4. Energiefluss in der Nahrungskette:

OPE - gesamter Solarenergieeintrag; NE - vom Ökosystem ungenutzte Energie; C - von Pflanzen aufgenommene Energie; H - Teil der Energie (mit Primärproduktion), die von Organismen trophischer Ebenen verbraucht wird; CH - Teil der absorbierten Energie, die in thermischer Form abgegeben wird; D 1 D 2, D 3 - Energieverlust beim Atmen; E - Stoffverlust in Form von Exkrementen und Sekreten; P in - Bruttoproduktion der Produzenten; P 1 - Nettoprimärproduktion; P 2 und P 3 - Konsumgüter; der Kreis zeigt Bioreduzierer – Zerstörer toter organischer Materie.

Die trophische Kette in der Biogeozänose ist gleichzeitig eine Energiekette, d. h. ein sequentiell geordneter Fluss der Übertragung von Sonnenenergie von Produzenten zu allen anderen Gliedern (Abb. 4).

Организмы-потребители (консументы), питаясь органическим веществом продуцентов, получают от них энергию, частично идущую на построение собственного органического вещества и связывающуюся в молекулах соответствующих химических соединений, а частично расходующуюся на дыхание, теплоотдачу, выполнение движений в процессе поиска пищи, ускользания от врагов usw.

Im Ökosystem gibt es also einen kontinuierlichen Energiefluss, der darin besteht, sie von einer Nahrungsebene auf eine andere zu übertragen. Aufgrund des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik ist dieser Vorgang mit der Dissipation von Energie an jedem nachfolgenden Glied verbunden, d. h. mit seinen Verlusten und einer Zunahme der Entropie. Es ist klar, dass diese Dissipation immer durch den Energieeintrag von der Sonne kompensiert wird.

Im Lebensprozess der Gemeinschaft wird organische Substanz erzeugt und verbraucht. Das bedeutet, dass jedes Ökosystem eine gewisse Produktivität hat.

Die Produktivität eines Ökosystems ist die Rate, mit der Produzenten Strahlungsenergie durch Photosynthese und Chemosynthese absorbieren und organisches Material produzieren, das als Nahrung verwendet werden kann. Es gibt verschiedene Ebenen der Produktion von organischem Material: Primärproduktion, die von Produzenten pro Zeiteinheit erzeugt wird, und Sekundärproduktion - eine Zunahme der Masse der Verbraucher pro Zeiteinheit. Die Primärproduktion wird in Brutto- und Nettoproduktion unterteilt. Die Bruttoprimärproduktion ist die Gesamtmasse an organischem Bruttomaterial, die von einer Pflanze pro Zeiteinheit bei einer bestimmten Photosyntheserate erzeugt wird, einschließlich des Atmungsaufwands der Pflanze - von 40 bis 70% der Bruttoproduktion. Der Teil der Bruttoproduktion, der nicht „zum Atmen“ ausgegeben wird, wird Nettoprimärproduktion genannt, stellt den Wert der Zunahme an Pflanzen dar, und dieses Produkt wird von Verbrauchern und Zersetzern verbraucht. Die Sekundärproduktion wird nicht mehr in Brutto und Netto getrennt, da Verbraucher und Zersetzer, d.h. alle Heterotrophen, erhöhen ihre Masse aufgrund der zuvor hergestellten Primärprodukte.

Alle lebenden Bestandteile des Ökosystems bilden die Gesamtbiomasse der Gemeinschaft als Ganzes oder bestimmter Gruppen von Organismen. Es wird in g / cm 3 in roher oder trockener Form oder in Energieeinheiten ausgedrückt - in Kalorien, Joule usw. Wenn die Entnahmerate der Biomasse durch die Verbraucher hinter der Wachstumsrate der Pflanzen zurückbleibt, führt dies zu einer allmählichen Zunahme der Biomasse der Produzenten und zu einem Überschuss an toter organischer Substanz. Letzteres führt zur Torfbildung von Sümpfen und zur Überwucherung von flachen Stauseen. In stabilen Gemeinschaften wird fast die gesamte Produktion in Nahrungsnetze verbracht, und die Biomasse bleibt nahezu konstant.

UmweltPyramiden

Funktionale Zusammenhänge, also die trophische Struktur, lassen sich grafisch darstellen, in Form der sog Ökologische Pyramiden. Die Basis der Pyramide ist die Ebene der Erzeuger, und die nachfolgenden Ernährungsebenen bilden die Böden und die Spitze der Pyramide. Es gibt drei Haupttypen von ökologischen Pyramiden: 1) Zahlenpyramide, die die Anzahl der Organismen auf jeder Ebene widerspiegelt (Eltons Pyramide); 2) Biomasse-Pyramide Charakterisierung der Masse lebender Materie - Gesamttrockengewicht, Kaloriengehalt usw.; 3) Produktpyramide(oder Energie), die einen universellen Charakter hat und die Veränderung der Primärproduktion (oder Energie) auf aufeinanderfolgenden trophischen Ebenen zeigt.

Die Zahlenpyramide spiegelt ein von Elton entdecktes klares Muster wider: Die Anzahl der Personen, die eine Reihe von Verbindungen vom Produzenten zum Verbraucher bilden, nimmt stetig ab (Abb. 5.). Dieses Muster basiert erstens darauf, dass viele kleine Körper benötigt werden, um die Masse eines großen Körpers auszugleichen; zweitens geht die Energiemenge von den unteren trophischen Ebenen zu den höheren verloren (nur 10% der Energie erreichen die vorherige von jeder Ebene) und drittens die umgekehrte Abhängigkeit des Stoffwechsels von der Größe der Individuen (je kleiner die Organismus, je intensiver der Stoffwechsel, desto höher die Wachstumsrate, ihre Häufigkeit und Biomasse).

Reis. 5. Vereinfachtes Diagramm der Elton-Pyramide

Die Pyramiden des Überflusses werden jedoch in verschiedenen Ökosystemen stark variieren, daher ist es besser, den Überfluss in tabellarischer Form anzugeben, die Biomasse jedoch in grafischer Form. Es zeigt deutlich die Menge aller lebenden Materie auf einer bestimmten trophischen Ebene an, beispielsweise in Masseneinheiten pro Flächeneinheit - g / m 2 oder pro Volumen - g / m 3 usw.

In terrestrischen Ökosystemen gilt die folgende Regel PyramidenBiomasse: Die Gesamtmasse der Pflanzen übersteigt die Masse aller Pflanzenfresser, und ihre Masse übersteigt die gesamte Biomasse der Raubtiere. Diese Regel wird eingehalten, und die Biomasse der gesamten Kette ändert sich mit Änderungen des Werts der Nettoproduktion, deren Verhältnis des jährlichen Wachstums zur Biomasse des Ökosystems gering ist und in Wäldern verschiedener geografischer Zonen von 2 bis 6 variiert %. Und nur in Wiesenpflanzengemeinschaften kann es 40-55% und in einigen Fällen in Halbwüsten 70-75% erreichen. Auf Abb. 6 zeigt die Biomassepyramiden einiger Biozönosen. Wie aus der Abbildung ersichtlich ist, ist die obige Biomassepyramidenregel für den Ozean ungültig – sie hat eine umgekehrte (umgekehrte) Form.

Reis. 6. Pyramiden der Biomasse einiger Biozönosen: P - Produzenten; RK - pflanzenfressende Verbraucher; PC - fleischfressende Verbraucher; F, Phytoplankton; Z - Zooplankton

Das Meeresökosystem neigt dazu, Biomasse in hohem Maße bei Raubtieren anzusammeln. Raubtiere leben lange und die Fluktuationsrate ihrer Generationen ist gering, aber für Produzenten – Phytoplanktonalgen – kann die Fluktuationsrate hundertmal höher sein als die Biomassereserve. Das bedeutet, dass ihre Nettoproduktion auch hier die von den Verbrauchern aufgenommene Produktion übersteigt, d.h. durch die Ebene der Erzeuger fließt mehr Energie als durch alle Verbraucher.

Daraus wird deutlich, dass eine noch perfektere Widerspiegelung des Einflusses trophischer Beziehungen auf das Ökosystem erfolgen sollte seinProduktpyramidenregel(oderEnergie): Auf jeder vorherigen Trophiestufe ist die Menge an Biomasse, die pro Zeiteinheit (oder Energie) erzeugt wird, größer als auf der nächsten.

Trophie- oder Nahrungsketten können in Form einer Pyramide dargestellt werden. Der Zahlenwert jeder Stufe einer solchen Pyramide kann durch die Anzahl der Individuen, ihre Biomasse oder die darin akkumulierte Energie ausgedrückt werden.

Gemäß R. Lindemanns Energiepyramidengesetz und Zehn-Prozent-Regel gehen ungefähr 10 % (von 7 bis 17 %) der Energie oder Materie in energetischer Hinsicht von jeder Stufe zur nächsten Stufe über (Abb. 7). Beachten Sie, dass auf jeder nachfolgenden Ebene mit abnehmender Energiemenge ihre Qualität zunimmt, d.h. die Fähigkeit, die Arbeit einer Einheit tierischer Biomasse zu verrichten, ist entsprechend um ein Vielfaches höher als die gleiche pflanzliche Biomasse.

Ein markantes Beispiel ist die Nahrungskette der Hochsee, vertreten durch Plankton und Wale. Die Masse des Planktons ist im Meerwasser verteilt und bei einer Bioproduktivität des offenen Meeres von weniger als 0,5 g/m 2 Tag -1 ist die Menge an potentieller Energie in einem Kubikmeter Meerwasser unendlich klein im Vergleich zur Energie von ein Wal, dessen Masse mehrere hundert Tonnen erreichen kann. Wie Sie wissen, ist Walöl ein kalorienreiches Produkt, das sogar zum Anzünden verwendet wurde.

Entsprechend der letzten Ziffer, Ein-Prozent-Regel: Für die Stabilität der Biosphäre insgesamt sollte der energetische Anteil des möglichen Endverbrauchs an der Nettoprimärproduktion 1 % nicht überschreiten.

Auch bei der Vernichtung von Organik ist eine entsprechende Abfolge zu beobachten: Beispielsweise werden etwa 90 % der Energie der reinen Primärproduktion von Mikroorganismen und Pilzen freigesetzt, weniger als 10 % von Wirbellosen und weniger als 1 % von Wirbeltieren, die es sind Endverbraucher.

Letztlich spiegeln alle drei Regeln der Pyramiden Energieverhältnisse im Ökosystem wider, und die Pyramide der Produktion (Energie) hat universellen Charakter.

In der Natur ändert sich in stabilen Systemen die Biomasse nur unwesentlich, d.h. die Natur nutzt tendenziell die gesamte Bruttoproduktion. Die Kenntnis der Energie des Ökosystems und seiner quantitativen Indikatoren ermöglicht es, die Möglichkeit, die eine oder andere Menge pflanzlicher und tierischer Biomasse aus dem natürlichen Ökosystem zu entfernen, genau zu berücksichtigen, ohne seine Produktivität zu beeinträchtigen.

Ein Mensch erhält viele Produkte aus natürlichen Systemen, dennoch ist die Landwirtschaft für ihn die Hauptnahrungsquelle. Nachdem ein Mensch Agrarökosysteme geschaffen hat, versucht er, so viel reine Vegetationsproduktion wie möglich zu erzielen, aber er muss die Hälfte der Pflanzenmasse für die Fütterung von Pflanzenfressern, Vögeln usw. ausgeben, ein erheblicher Teil der Produktion geht an die Industrie und geht im Müll verloren , das heißt, es gehen auch hier etwa 90 % der reinen Produktion verloren und nur etwa 10 % werden direkt dem menschlichen Verzehr zugeführt.

In natürlichen Ökosystemen ändern sich auch Energieflüsse in Intensität und Art, aber dieser Prozess wird durch das Einwirken von Umweltfaktoren reguliert, was sich in der Dynamik des Ökosystems als Ganzes manifestiert.

Ausgehend von der Nahrungskette als Grundlage für das Funktionieren des Ökosystems ist es auch möglich, die Fälle der Anreicherung bestimmter Substanzen (z. B. synthetischer Gifte) im Gewebe zu erklären, die, wenn sie sich entlang der Trophiekette bewegen, dies tun nehmen nicht am normalen Stoffwechsel von Organismen teil. Entsprechend biologische Amplifikationsregeln Beim Übergang auf eine höhere Ebene der ökologischen Pyramide steigt die Schadstoffkonzentration etwa um das Zehnfache an. Insbesondere ein scheinbar unbedeutend erhöhter Gehalt an Radionukliden im Flusswasser auf der ersten Ebene der Trophiekette wird von Mikroorganismen und Plankton assimiliert, reichert sich dann in Fischgeweben an und erreicht bei Möwen Höchstwerte. Ihre Eier haben einen Radionuklidgehalt, der 5000-mal höher ist als die Hintergrundbelastung.

Arten von Ökosystemen:

Es gibt mehrere Klassifikationen von Ökosystemen. Zunächst werden Ökosysteme unterteilt nach Art der Herkunft und werden in natürliche (Sumpf, Wiese) und künstliche (Ackerland, Garten, Raumschiff) unterteilt.

Nach GrößeÖkosysteme werden unterteilt in:

Mikroökosysteme (z. B. der Stamm eines umgestürzten Baums oder eine Lichtung in einem Wald)

Mesoökosysteme (Wald- oder Steppenkolok)

Makroökosysteme (Taiga, Meer)

Ökosysteme der globalen Ebene (Planet Erde)

Energie ist die bequemste Grundlage für die Klassifizierung von Ökosystemen. Es gibt vier grundlegende Arten von Ökosystemen Art der Energiequelle:

angetrieben von der Sonne, wenig subventioniert

angetrieben von der Sonne, subventioniert durch andere natürliche Quellen

von der Sonne getrieben und vom Menschen subventioniert

angetrieben durch Kraftstoff.

In den meisten Fällen können zwei Energiequellen verwendet werden - die Sonne und Kraftstoff.

Natürliche Ökosysteme, angetrieben von der Sonne, wenig subventioniert- das sind offene Ozeane, alpine Wälder. Sie alle erhalten Energie praktisch nur aus einer Quelle - der Sonne - und haben eine geringe Produktivität. Der jährliche Energieverbrauch wird auf etwa 10 3 -10 4 kcal-m 2 geschätzt. Die in diesen Ökosystemen lebenden Organismen sind an die knappen Mengen an Energie und anderen Ressourcen angepasst und nutzen diese effizient. Diese Ökosysteme sind sehr wichtig für die Biosphäre, da sie riesige Flächen einnehmen. Der Ozean bedeckt etwa 70 % der Erdoberfläche. Tatsächlich sind dies die wichtigsten Lebenserhaltungssysteme, Mechanismen, die die Bedingungen auf dem "Raumschiff" - der Erde - stabilisieren und aufrechterhalten. Hier werden täglich riesige Luftmengen gereinigt, Wasser in den Kreislauf zurückgeführt, klimatische Bedingungen geschaffen, die Temperatur gehalten und andere Funktionen erfüllt, die das Leben sichern. Darüber hinaus werden hier einige Lebensmittel und andere Materialien kostenlos für den Menschen produziert. Es sollte auch über die ästhetischen Werte dieser Ökosysteme gesagt werden, die nicht berücksichtigt werden können.

Natürliche Ökosysteme, angetrieben von der Sonne, subventioniert durch andere natürliche Quellen, sind Ökosysteme, die von Natur aus fruchtbar sind und überschüssiges organisches Material produzieren, das sich ansammeln kann. Sie erhalten natürliche Energiesubventionen in Form von Gezeitenenergie, Brandung, Strömungen aus dem Einzugsgebiet mit Regen und Wind aus organischen und mineralischen Stoffen usw. Der Energieverbrauch in ihnen reicht von 1 * 10 4 bis 4 * 10 4 kcal * m - 2 *Jahr -1 . Der Küstenteil einer Mündung wie der Newa-Bucht ist ein gutes Beispiel für solche Ökosysteme, die fruchtbarer sind als angrenzende Landgebiete, die die gleiche Menge an Sonnenenergie erhalten. Auch in Regenwäldern kann eine übermäßige Fruchtbarkeit beobachtet werden.

Ökosysteme,beweglichSonne und subventioniertMensch, sind terrestrische und aquatische Agrarökosysteme, die Energie nicht nur von der Sonne, sondern auch von Menschen in Form von Energiesubventionen erhalten. Ihre hohe Produktivität wird durch Muskel- und Treibstoffenergie unterstützt, die für Anbau, Bewässerung, Düngung, Selektion, Verarbeitung, Transport usw. aufgewendet werden. Brot, Mais, Kartoffeln werden „teilweise aus Öl hergestellt“. Die produktivste Landwirtschaft erhält etwa die gleiche Energiemenge wie die produktivsten natürlichen Ökosysteme des zweiten Typs. Ihre Produktion erreicht etwa 50.000 kcal*m -2 Jahr -1 . Der Unterschied zwischen ihnen liegt in der Tatsache, dass der Mensch so viel Energie wie möglich auf die Produktion von Nahrungsmitteln einer begrenzten Art verwendet, während die Natur sie auf viele Arten verteilt und Energie für einen „regnerischen Tag“ ansammelt, als würde er sie hineinstecken verschiedene Taschen. Diese Strategie wird als „Diversity-for-Survival-Strategie“ bezeichnet.

Kraftstoffbetriebene industriell-städtische Ökosysteme, - die Krone menschlicher Errungenschaften. In Industriestädten ergänzt hochkonzentrierte Kraftstoffenergie die Sonnenenergie nicht, sondern ersetzt sie. Lebensmittel – das Produkt sonnengetriebener Systeme – werden von außen in die Stadt gebracht. Ein Merkmal dieser Ökosysteme ist der enorme Energiebedarf in dicht besiedelten Stadtgebieten – er ist um zwei bis drei Größenordnungen höher als bei den ersten drei Arten von Ökosystemen. Wenn in nicht subventionierten Ökosystemen der Energiezufluss von 10 3 bis 10 4 kcal*m -2 Jahr -1 reicht und in subventionierten Systemen des zweiten und dritten Typs - von 10 4 bis 4 * 10 in großen Industriestädten, Energieverbrauch erreicht mehrere Millionen Kilokalorien pro 1 m 2: New York - 4,8 * 10 6, Tokio - 3 * 10 6, Moskau - 10 6 kcal * m -2 Jahr -1.

Der Energieverbrauch einer Person in einer Stadt beträgt durchschnittlich mehr als 80 Millionen kcal*Jahr -1; Für Lebensmittel benötigt er nur etwa 1 Million kcal * Jahr -1. Daher verbraucht ein Mensch für alle anderen Aktivitäten (Haushalt, Transport, Industrie usw.) 80-mal mehr Energie, als für die physiologische Funktion des Körpers erforderlich ist. In Entwicklungsländern sieht die Situation natürlich etwas anders aus.

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Natürliche Ökosysteme befinden sich bekanntermaßen in einem dynamischen Gleichgewichtszustand. Ihre Entwicklung geht in Richtung zunehmender Resistenz gegen mögliche Einwirkungen. Darüber hinaus können bestimmte Belastungen die nutzbare Produktivität einiger Ökosysteme erhöhen. Daraus ergibt sich für die Praxis eine wichtige Schlussfolgerung, dass auf technogene und andere Eingriffe in Ökosysteme aus Angst vor deren Instabilität nicht gänzlich verzichtet werden sollte. Es ist notwendig, die Bemühungen auf eine gründliche Untersuchung der zulässigen Belastungen zu richten. Ein vernünftiger Umgang mit diesen Lasten ist eine der Voraussetzungen für eine nachhaltige Entwicklung der Gesellschaft.

Jeder Organismus in einem natürlichen Ökosystem produziert potenziell umweltbelastende Abfälle. Die Stabilität von Ökosystemen beruht auf der Tatsache, dass der Abfall einiger Organismen zu Nahrung und / oder Rohstoffen für andere wird. In ausgewogenen Ökosystemen sammeln sich Abfälle nicht auf einem Niveau an, das nachteilige Veränderungen verursacht, sondern werden zersetzt und recycelt.

Die Aufrechterhaltung geschlossener Kreisläufe in natürlichen Ökosystemen ist möglich durch das Vorhandensein von Zersetzern, die alle Abfälle und Reststoffe verwerten, und die konstante Zufuhr von Sonnenenergie. In städtischen und künstlichen Ökosystemen fehlen Zersetzer oder ihre Anzahl ist vernachlässigbar, daher sammeln sich neben anderen Gründen Abfälle an, die, wenn sie angesammelt werden, die Umwelt verschmutzen. Für eine möglichst schnelle Zersetzung und Wiederverwertung solcher Abfälle sollten Voraussetzungen für die Entwicklung von Zersetzern, beispielsweise durch Kompostierung, geschaffen werden. Der Mensch lernt also von der Natur.

Die Aufrechterhaltung geschlossener Kreisläufe in natürlichen Ökosystemen ist durch das Vorhandensein von Zersetzern (Zersetzern), die alle Abfälle und Reststoffe verwerten, und die ständige Zufuhr von Sonnenenergie möglich. In städtischen und künstlichen Ökosystemen gibt es wenige oder keine Zersetzer, und Abfälle (flüssig, fest und gasförmig) sammeln sich an und verschmutzen die Umwelt. Es ist möglich, die schnellste Zersetzung und Wiederverwertung solcher Abfälle zu fördern, indem die Entwicklung von Zersetzern gefördert wird, beispielsweise durch Kompostierung. Der Mensch lernt also von der Natur.

Mutualismus), In natürlichen Ökosystemen überwiegt das assoziative A. In Agrarökosystemen spielt die Rolle des assoziativen B.a. stark abnimmt und 40 kg / ha Stickstoff pro Jahr nicht überschreitet. Um B.a. Leguminosen werden angebaut. In der mittleren Spur kann ein Klee- oder Luzernefeld während der Vegetationsperiode 200-400 kg/ha Stickstoff anreichern, was den Bedarf auch bei intensivem Pflanzenbau vollständig deckt.

Die Regel der inneren Konsistenz: In natürlichen Ökosystemen zielen die Aktivitäten der darin enthaltenen Arten darauf ab, diese Ökosysteme als ihren eigenen Lebensraum zu erhalten.

Die Regel der inneren Konsistenz - In natürlichen Ökosystemen zielen die Aktivitäten der darin enthaltenen Arten darauf ab, diese Ökosysteme als ihren eigenen Lebensraum zu erhalten.

Bemerkenswerterweise sind Pflanzen in natürlichen Ökosystemen vollständig auf ihre eigenen Abwehrkräfte gegen Insekten und andere Pflanzenfresser angewiesen – ein weiterer Beweis dafür, wie effektiv natürliche Abwehrkräfte sein können. Viele der beteiligten Chemikalien, insbesondere Tannine und Alkaloide, haben einen bitteren Geschmack und viele sind für Säugetiere und andere Tiere giftig. Züchtungsprogramme zielen oft darauf ab, die Konzentrationen solcher Substanzen in Kulturpflanzen zu reduzieren. Angesichts unseres derzeitigen Verständnisses natürlicher chemischer Abwehrkräfte erscheint es nicht verwunderlich, dass viele Kulturpflanzen relativ anfällig für Insektenfraß sind. Da viele Sorten genetisch ziemlich homogen sind, können praktisch alle Individuen einer bestimmten Sorte gleichermaßen anfällig für Insektenbefall sein. Offensichtlich geht es hier darum, dass die Selektion von Kulturpflanzen in der Regel erfolgt, um bestimmte Strukturmerkmale zu erhalten, und diese Veränderungen die Abwehrmechanismen von Pflanzen gegen Insekten schwächen können. Außerdem sind große Gruppen ähnlicher Pflanzen für Insekten leichter zu finden als isolierte Individuen, die normalerweise in natürlichen Ökosystemen zu finden sind.

Umweltprobleme sind eine Folge der direkten Zerstörung natürlicher Ökosysteme (Abholzung, Pflügen von Steppen und Wiesen, Entwässerung von Sümpfen usw.).

Die derzeitige rasche Zerstörung natürlicher Ökosysteme, die die Umwelt regulieren, führt zu einer ökologischen Katastrophe. Diese Katastrophe wiederum wird von einem starken Rückgang des Bevölkerungswachstums und seiner Stabilisierung auf dem Niveau von 7,39 Milliarden Menschen begleitet.

Viele potenziell pathogene Bakterien sind Bestandteile natürlicher Ökosysteme. Yersinia, Citrobacter, Serrations, Hafnia etc. werden auf bewässerten Feldern isoliert, dringen aus dem Boden und Wasser in das Wurzelsystem der Pflanzen ein und erreichen hohe Konzentrationen in deren vegetativen Organen. Diese Bakterien sind eng mit Wirbellosen im Boden und im Wasser verwandt - Amöben, Garnelen, Nematoden usw. Es gibt einen für den Menschen unsichtbaren Kampf. Es findet Anwendung und perfektioniert das gesamte Arsenal an Pathogenitätsfaktoren, die unter geeigneten Bedingungen, verbunden mit Veränderungen der ökologischen Eigenschaften der äußeren und inneren Umgebung, gegen Menschen eingesetzt werden können. Protozoen sind besonders gefährlich für Saprophyten. Verschiedene Arten von Protozoen ernähren sich von verschiedenen Arten von Mikroorganismen: Calpidium und Calpida bevorzugen bestimmte Arten von Pseudomonaden; Infusorienschuh - Hefe und Pseudovulgaris. Bakterien, die sich dagegen wehren, verursachen wiederum ganze Tierseuchen unter Protozoen.

Praktische Beobachtungen bestätigen, dass in ungestörten natürlichen Ökosystemen ein solcher Zustand tatsächlich beobachtet wird.

Der Übergang zu einer nachhaltigen Entwicklung beinhaltet die schrittweise Wiederherstellung natürlicher Ökosysteme auf ein Niveau, das die Stabilität der Umwelt gewährleistet. Dies kann durch die Bemühungen der gesamten Menschheit erreicht werden, aber jedes Land sollte sich selbst auf dieses Ziel zubewegen.

Der Übergang zur nachhaltigen Entwicklung beinhaltet die schrittweise Wiederherstellung natürlicher Ökosysteme auf ein Niveau, das die Stabilität der Umwelt garantiert, und sollte eine ausgewogene Lösung für die Probleme der sozioökonomischen Entwicklung und die Erhaltung einer günstigen Umwelt und des Potenzials natürlicher Ressourcen bieten Zukunft.

Der Übergang zu einer nachhaltigen Entwicklung beinhaltet die schrittweise Entwicklung natürlicher Ökosysteme auf ein Niveau, das die Stabilität der Umwelt gewährleistet. Dies kann durch die Bemühungen der gesamten Menschheit erreicht werden, aber jedes Land sollte sich selbst auf das Ziel zubewegen.

Im Gegensatz zu einem natürlichen Ökosystem ist ein künstliches Ökosystem charakterisiert. Schreiben Sie Ihre Antwort in Zahlen ohne Leerzeichen.

1) eine große Artenvielfalt

2) diverse Lieferketten

3) offene Zirkulation von Stoffen

4) das Vorherrschen einer oder zwei Arten

5) der Einfluss des anthropogenen Faktors

6) geschlossener Stoffkreislauf

Erläuterung.

Unterschiede von Agrozönosen zu natürlichen Biogeozänosen. Zwischen natürlichen und künstlichen Biogeozänen gibt es neben Gemeinsamkeiten auch große Unterschiede, die es in der landwirtschaftlichen Praxis zu berücksichtigen gilt.

Der erste Unterschied liegt in der unterschiedlichen Selektionsrichtung. In natürlichen Ökosystemen gibt es eine natürliche Auslese, die nicht konkurrierende Arten und Formen von Organismen und deren Lebensgemeinschaften im Ökosystem ablehnt und dadurch dessen Haupteigenschaft – die Nachhaltigkeit – sicherstellt. Bei den Agrocenosen findet hauptsächlich eine künstliche Selektion statt, die vom Menschen in erster Linie darauf ausgerichtet ist, den Ertrag landwirtschaftlicher Nutzpflanzen zu maximieren. Aus diesem Grund ist die ökologische Stabilität von Agrocenosen gering. Sie sind nicht zur Selbstregulation und Selbsterneuerung fähig, sie sind bei der Massenvermehrung von Schädlingen oder Krankheitserregern der Todesdrohung ausgesetzt. Daher existieren ohne menschliche Beteiligung, seine unermüdliche Aufmerksamkeit und sein aktives Eingreifen in ihr Leben Getreide- und Gemüsekulturen nicht länger als ein Jahr, mehrjährige Gräser - 3-4 Jahre, Obstkulturen - 20-30 Jahre. Dann zerfallen sie oder sterben.

Der zweite Unterschied liegt in der verwendeten Energiequelle. Für die natürliche Biogeozänose ist die Sonne die einzige Energiequelle. Gleichzeitig erhalten Agrocenosen neben Sonnenenergie zusätzliche Energie, die eine Person für die Herstellung von Düngemitteln, Chemikalien gegen Unkraut, Schädlinge und Krankheiten, für die Bewässerung oder Entwässerung von Land usw. aufgewendet hat. Ohne einen solchen zusätzlichen Energieverbrauch, die ein langfristiges Bestehen von Agrocenosen ist nahezu ausgeschlossen .

Der dritte Unterschied besteht darin, dass die Artenvielfalt lebender Organismen in Agrarökosystemen stark reduziert ist. Auf den Feldern werden meist eine oder mehrere Pflanzenarten (Sorten) angebaut, was zu einer erheblichen Verarmung der Artenzusammensetzung von Tieren, Pilzen und Bakterien führt. Darüber hinaus ist die biologische Einheitlichkeit von Kulturpflanzensorten auf großen Flächen (manchmal Zehntausende von Hektar) oft der Hauptgrund für ihre Massenvernichtung durch spezialisierte Insekten (z. B. Kartoffelkäfer) oder Schäden durch Krankheitserreger (Pulver, Rost, Brandpilze, Phytophthora usw.).

Der vierte Unterschied ist das unterschiedliche Gleichgewicht der Nährstoffe. Bei der natürlichen Biogeozänose wird die Primärproduktion der Pflanzen (Ertrag) in zahlreichen Nahrungsketten (Netzwerken) verbraucht und in Form von Kohlendioxid, Wasser und mineralischen Nahrungselementen wieder in das biologische Kreislaufsystem zurückgeführt.

In der Agrozenose wird ein solcher Kreislauf der Elemente stark gestört, da eine Person einen erheblichen Teil von ihnen mit der Ernte entfernt. Um ihre Verluste auszugleichen und folglich den Ertrag von Kulturpflanzen zu steigern, ist es daher erforderlich, ständig Düngemittel auf den Boden aufzubringen.

So haben Agrozenosen im Vergleich zu natürlichen Biogeozänosen eine begrenzte Artenzusammensetzung von Pflanzen und Tieren, sind nicht zur Selbsterneuerung und Selbstregulation fähig, sind durch Massenvermehrung von Schädlingen oder Krankheitserregern vom Tod bedroht und erfordern unermüdliche menschliche Aktivität, um sie zu erhalten.

Unter den Nummern 3, 4, 5 - charakterisiert Agrozenose; 1, 2, 6 - natürliche Biogeozänose.

Antwort: 345.

Ökosysteme sind eines der Schlüsselkonzepte der Ökologie, die ein System ist, das mehrere Komponenten umfasst: eine Gemeinschaft von Tieren, Pflanzen und Mikroorganismen, einen charakteristischen Lebensraum, ein ganzes System von Beziehungen, durch die der Austausch von Stoffen und Energien vollzogen wird.

In der Wissenschaft gibt es mehrere Klassifikationen von Ökosystemen. Einer von ihnen teilt alle bekannten Ökosysteme in zwei große Klassen ein: natürliche, von der Natur geschaffene, und künstliche, vom Menschen geschaffene. Sehen wir uns jede dieser Klassen genauer an.

natürliche Ökosysteme

Wie oben erwähnt, sind natürliche, natürliche Ökosysteme als Ergebnis der Einwirkung der Naturkräfte entstanden. Sie zeichnen sich aus durch:

• Enge Beziehung zwischen organischen und anorganischen Stoffen
• Ein kompletter Teufelskreis der Stoffkreisläufe: ausgehend vom Auftreten organischer Materie bis hin zu deren Zerfall und Zerfall in anorganische Bestandteile.
• Belastbarkeit und Fähigkeit zur Selbstheilung.

Alle natürlichen Ökosysteme sind durch folgende Merkmale definiert:

• 1. Artenstruktur: Die Anzahl jeder Tier- oder Pflanzenart wird durch natürliche Bedingungen reguliert.
  2. Räumliche Struktur: Alle Organismen sind in einer strengen horizontalen oder vertikalen Hierarchie angeordnet. Beispielsweise werden in einem Waldökosystem die Ebenen klar unterschieden, in einem aquatischen Ökosystem hängt die Verteilung der Organismen von der Wassertiefe ab.
  3. Biotische und abiotische Substanzen. Die Organismen, aus denen ein Ökosystem besteht, werden in anorganische (abiotische: Licht, Luft, Boden, Wind, Feuchtigkeit, Druck) und organische (biotische - Tiere, Pflanzen) unterteilt.
  4. Die biotische Komponente wiederum unterteilt sich in Produzenten, Konsumenten und Zerstörer. Zu den Erzeugern gehören Pflanzen und Bakterien, die mit Hilfe von Sonnenlicht und Energie aus anorganischen Stoffen organische Stoffe erzeugen. Verbraucher sind Tiere und fleischfressende Pflanzen, die sich von dieser organischen Substanz ernähren. Zerstörer (Pilze, Bakterien, einige Mikroorganismen) sind die Krone der Nahrungskette, da sie den umgekehrten Prozess bewirken: Organische Stoffe werden in anorganische Stoffe umgewandelt.

Die räumlichen Grenzen jedes natürlichen Ökosystems sind sehr bedingt. In der Wissenschaft ist es üblich, diese Grenzen durch die natürlichen Konturen des Reliefs zu definieren: zum Beispiel Sumpf, See, Berge, Flüsse. Aber insgesamt gelten alle Ökosysteme, die die Biohülle unseres Planeten bilden, als offen, da sie mit der Umwelt und dem Weltraum interagieren. Im Allgemeinen sieht das Bild so aus: Lebende Organismen erhalten Energie, kosmische und terrestrische Substanzen aus der Umwelt und am Ausgang - Sedimentgesteine ​​​​und Gase, die schließlich in den Weltraum gelangen.

Alle Bestandteile des natürlichen Ökosystems sind eng miteinander verbunden. Die Prinzipien dieser Verbindung bilden sich im Laufe der Jahre, manchmal Jahrhunderte. Aber gerade deshalb werden sie so stabil, denn diese Verbindungen und klimatischen Bedingungen bestimmen die Tier- und Pflanzenarten, die in diesem Gebiet leben. Jedes Ungleichgewicht im natürlichen Ökosystem kann zu dessen Verschwinden oder Schwächung führen. Ein solcher Verstoß kann beispielsweise die Entwaldung oder die Ausrottung einer Population einer bestimmten Tierart sein. In diesem Fall wird die Nahrungskette sofort unterbrochen und das Ökosystem beginnt zu „versagen“.

Übrigens kann auch das Einbringen zusätzlicher Elemente in Ökosysteme diese stören. Zum Beispiel, wenn eine Person beginnt, Tiere im ausgewählten Ökosystem zu züchten, die ursprünglich nicht dort waren. Eine anschauliche Bestätigung dafür ist die Kaninchenzucht in Australien. Zunächst war es profitabel, denn in einer so fruchtbaren Umgebung und hervorragenden klimatischen Bedingungen für die Zucht begannen sich Kaninchen mit unglaublicher Geschwindigkeit zu vermehren. Aber am Ende brach alles zusammen. Unzählige Hasenhorden verwüsteten Weiden, auf denen früher Schafe weideten. Die Zahl der Schafe begann zu sinken. Ein Mensch erhält viel mehr Nahrung von einem Schaf als von 10 Kaninchen. Dieser Fall ging sogar in das Sprichwort ein: "Rabbits ate Australia." Es bedurfte einer unglaublichen Anstrengung von Wissenschaftlern und großer Kosten, bevor es ihnen gelang, die Kaninchenpopulation loszuwerden. Es war nicht möglich, ihre Population in Australien vollständig auszurotten, aber ihre Zahl ging zurück und bedrohte das Ökosystem nicht mehr.

künstliche Ökosysteme

Künstliche Ökosysteme sind Gemeinschaften von Tieren und Pflanzen, die unter Bedingungen leben, die der Mensch für sie geschaffen hat. Sie werden auch Noobiogeozenosen oder Sozioökosysteme genannt. Beispiele: Feld, Weide, Stadt, Gesellschaft, Raumschiff, Zoo, Garten, künstlicher Teich, Stausee.

Das einfachste Beispiel für ein künstliches Ökosystem ist ein Aquarium. Hier wird der Lebensraum durch die Wände des Aquariums begrenzt, die Zufuhr von Energie, Licht und Nährstoffen erfolgt durch den Menschen, er reguliert auch die Temperatur und Zusammensetzung des Wassers. Auch die Einwohnerzahl wird zunächst ermittelt.

Erstes Merkmal: Alle künstlichen Ökosysteme sind heterotroph, d.h. zubereitete Speisen verzehren. Nehmen Sie zum Beispiel eine Stadt, eines der größten von Menschenhand geschaffenen Ökosysteme. Dabei spielt der Zufluss künstlich erzeugter Energie (Gaspipeline, Strom, Lebensmittel) eine große Rolle. Gleichzeitig zeichnen sich solche Ökosysteme durch einen hohen Schadstoffertrag aus. Das heißt, jene Stoffe, die im natürlichen Ökosystem später der Produktion organischer Substanz dienen, werden in künstlichen oft unbrauchbar.

Eine weitere Besonderheit künstlicher Ökosysteme ist der offene Stoffwechselkreislauf. Nehmen wir zum Beispiel Agrarökosysteme – die wichtigsten für den Menschen. Dazu gehören Felder, Obstgärten, Gemüsegärten, Weiden, Bauernhöfe und andere landwirtschaftliche Flächen, auf denen eine Person Bedingungen für die Entnahme von Konsumgütern schafft. Ein Teil der Nahrungskette in solchen Ökosystemen wird von einer Person (in Form einer Ernte) herausgenommen, und somit wird die Nahrungskette zerstört.

Der dritte Unterschied zwischen künstlichen und natürlichen Ökosystemen ist ihre Artenarmut.. Tatsächlich schafft eine Person ein Ökosystem, um eine (selten mehrere) Pflanzen- oder Tierart zu züchten. Beispielsweise werden in einem Weizenfeld alle Schädlinge und Unkräuter vernichtet, es wird nur Weizen angebaut. Dadurch ist es möglich, die beste Ernte zu erzielen. Aber gleichzeitig macht die Zerstörung von Organismen, die für den Menschen „unrentabel“ sind, das Ökosystem instabil.

Vergleichende Eigenschaften natürlicher und künstlicher Ökosysteme

Es ist bequemer, einen Vergleich von natürlichen Ökosystemen und Sozioökosystemen in Form einer Tabelle darzustellen:

natürliche Ökosysteme	künstliche Ökosysteme
Hauptbestandteil ist Solarenergie.	Bezieht hauptsächlich Energie aus Kraftstoff und gekochtem Essen (heterotroph)
Bildet fruchtbaren Boden	Erschöpft den Boden
Alle natürlichen Ökosysteme absorbieren Kohlendioxid und produzieren Sauerstoff.	Die meisten künstlichen Ökosysteme verbrauchen Sauerstoff und produzieren Kohlendioxid.
Große Artenvielfalt	Begrenzte Anzahl von Arten von Organismen
Hohe Stabilität, Fähigkeit zur Selbstregulierung und Selbstheilung	Schwache Nachhaltigkeit, da ein solches Ökosystem von menschlichen Aktivitäten abhängt
geschlossener Stoffwechsel	Ungeschlossene Stoffwechselkette
Schafft Lebensräume für wilde Tiere und Pflanzen	Zerstört Lebensräume von Wildtieren
Sammelt Wasser, verwendet es weise und reinigt	Hoher Wasserverbrauch, seine Verschmutzung