1. Concepto y clasificación de ecosistemas antropogénicos

2. Clasificación y características de los agroecosistemas.

3. Ciclo de sustancias y flujos de energía en el agroecosistema

1. Concepto y clasificación de ecosistemas antropogénicos

Los ecosistemas antropogénicos son comunidades de personas en estrecha relación con su entorno. Los ecosistemas antropogénicos incluyen ecosistemas urbanos (industriales-urbanos), agroecosistemas (agrícolas), transporte y comunicaciones de transporte, espacios cerrados de naves espaciales tripuladas y vehículos de aguas profundas.

Sistemas urbanos (industrial-urbano) – sistemas artificiales(ecosistemas) que surgen como resultado del desarrollo urbano y representan una concentración de población, edificios residenciales, objetos industriales, domésticos, culturales, etc. Incluyen los siguientes territorios: zonas industriales donde se concentran las instalaciones industriales varias industrias granjas y son las principales fuentes de contaminación ambiente; zonas residenciales (áreas residenciales o para dormir) con edificios residenciales, edificios administrativos, objetos cotidianos, objetos culturales, etc.; áreas recreativas destinadas al descanso de las personas (parques forestales, centros recreativos, etc.); sistemas y estructuras de transporte que impregnan todo el sistema de ciudad(automotriz y vias ferreas, metro, gasolineras, garajes, aeródromos, etc.). La existencia de ecosistemas urbanos se sustenta en los agroecosistemas y la energía de los combustibles fósiles y la industria nuclear.

2. Clasificación y características de los agroecosistemas.

Un agroecosistema (agros (griego) – campo) es un ecosistema creado artificialmente y mantenido por humanos destinado a la producción de productos agrícolas.

Según la clasificación de la FAO, existen cinco tipos de agroecosistemas:

1. Agrícola o de campo.

2. Plantación y jardín.

3. Pasto.

4. Mixto, caracterizado por una combinación de varios tipos de uso del suelo.

5. Los ecosistemas agroindustriales son territorios de producción intensiva “industrializada” de leche, carne, huevos y otros productos basados ​​en los procesos predominantes de suministro al sistema de materia y energía desde el exterior.

Diferencias entre agroecosistemas y ecosistemas naturales:

1. Diversidad de especies insignificante, que se reduce drásticamente como resultado de las acciones humanas para obtener la máxima biomasa de un solo producto;

2. La sostenibilidad de los agroecosistemas la mantienen los seres humanos. Un cambio en las comunidades vegetales se produce como resultado de la sustitución de un tipo de planta cultivada por otro;

3. Cadenas alimentarias cortas (cosecha-humano);

4. Ciclo incompleto de sustancias (algunos nutrientes se eliminan de los agroecosistemas con la cosecha);

5. La extracción periódica de productos biológicos se repone con la tecnología agrícola adecuada (siembra de semillas, aplicación de fertilizantes, cultivo del suelo);

6. La fuente de energía no es sólo el sol, sino también la actividad humana. Los agroecosistemas reciben energía auxiliar en forma de esfuerzos musculares de humanos o animales, así como de recuperación de tierras, riego, uso de fertilizantes y uso de maquinaria agrícola;

7. Selección artificial (acción seleccion natural debilitado, la selección la llevan a cabo los humanos).

Al igual que los ecosistemas naturales, los agroecosistemas constan de una parte abiótica (biotopo) y una parte biótica (biocenosis). Las condiciones abióticas (condiciones climáticas y del suelo) determinan la naturaleza de los agroecosistemas, es decir. biocenosis. En ellos, así como en comunidades naturales, hay productores ( plantas cultivadas y malezas), consumidores (insectos, pájaros, ratones, etc.) y descomponedores (hongos y bacterias). Un eslabón obligatorio en las cadenas alimentarias de los agroecosistemas es una persona que actúa como consumidor de 1º y 2º orden.

Los agroecosistemas se caracterizan por una alta productividad biológica y el predominio de una o varias especies seleccionadas (variedades, razas) de plantas o animales. La alta productividad de los cultivos agrícolas también se debe al aprovechamiento del efecto de alta productividad de las comunidades sucesionales tempranas; la función del productor agrícola es mantener esta comunidad en las etapas sucesionales tempranas.

Aumentar la estabilidad de las agrobiocenosis es otra forma de aumentar su productividad. Está estrechamente relacionado con el uso correcto de las prácticas agrícolas, es decir. con quimización de la agricultura, mecanización, recuperación de tierras. Las formas de aumentar la estabilidad de las agrobiocenosis son: la creación y el uso de variedades resistentes a las plagas, el cultivo de cultivos que correspondan al suelo y las condiciones climáticas de un área determinada (es decir, zonificadas), aumentando la diversidad de especies y variedades en las agrobiocenosis.

Ideas generales sobre los ecosistemas antropogénicos.

1.1 Tipos de ecosistemas

Con base en las características energéticas de los sistemas existentes, podemos clasificarlos, tomando como base la energía, e identificamos cuatro tipo fundamental ecosistemas:

1. natural: impulsado por el Sol, sin subsidio;

2. natural, impulsada por el Sol, subsidiada por otras fuentes naturales;

3. impulsado por el Sol y subsidiado por el hombre;

4. Industrial-urbano, impulsado por combustibles (fósiles, otros orgánicos y nucleares).

Esta clasificación se diferencia fundamentalmente de la del bioma, basada en la estructura de los ecosistemas, ya que se basa en las propiedades del medio ambiente. Sin embargo, la complementa bien. Los dos primeros tipos son ecosistemas naturales, y el tercero y el cuarto deben clasificarse como antropogénicos.

El primer tipo de ecosistemas incluye océanos y bosques de alta montaña, que son la base del sustento de la vida en el planeta Tierra.

El segundo tipo de ecosistemas incluye estuarios en mares de marea, ecosistemas fluviales, selvas tropicales, es decir. los subvencionados por la energía de los maremotos, las corrientes y el viento.

Los ecosistemas del primer tipo ocupan áreas enormes: solo los océanos representan el 70% del territorio. globo. Son impulsados ​​únicamente por la energía del propio Sol y son la base que estabiliza y mantiene las condiciones que sustentan la vida en el planeta.

Los ecosistemas del segundo tipo tienen una alta fertilidad natural. Estos sistemas “producen” tanta biomasa primaria que es suficiente no sólo para su propio mantenimiento, sino que parte de esta producción puede transferirse a otros sistemas o acumularse.

Así, los ecosistemas naturales “trabajan” para mantener sus medios de vida y propio desarrollo sin ningún cuidado ni gasto por parte del hombre; además, crean una parte considerable de productos alimenticios y otros materiales necesarios para la vida del hombre mismo; Pero lo principal es que aquí es donde se purifican y devuelven a la circulación grandes volúmenes de aire. agua dulce, se forma el clima, etc.

Los ecosistemas antropogénicos funcionan de manera completamente diferente. Entre ellos se encuentra el tercer tipo: los agroecosistemas, las acuiculturas que producen alimentos y materiales fibrosos, pero no sólo gracias a la energía solar, sino también a sus subvenciones en forma de combustible suministrado por el hombre.

Estos sistemas son similares a los naturales, ya que el autodesarrollo de las plantas cultivadas durante la temporada de crecimiento es un proceso natural y cobra vida gracias a la energía solar natural. Pero la preparación del suelo, la siembra, la cosecha, etc. ya son costos de energía humana. Además, el hombre cambia casi por completo el ecosistema natural, lo que se expresa, ante todo, en su simplificación, es decir. una disminución en la diversidad de especies hasta llegar a un sistema de monocultivo altamente simplificado (Tabla 1).

tabla 1

Comparación de ecosistemas antropogénicos naturales y simplificados (según Miller, 1993)

La agricultura moderna permite mantener constantemente los ecosistemas en las primeras etapas de sucesión de año en año, logrando el máximo productividad primaria una o más plantas. Los campesinos logran obtener altos rendimientos, pero a un precio elevado, y este precio está determinado por los costos del control de malezas. fertilizantes minerales, sobre la formación del suelo, etc.

La aparición constante de nuevas especies, como las plantas herbáceas, es el resultado de un proceso de sucesión natural.

La ganadería también es una forma de simplificar el ecosistema; Mientras protege a los animales de granja que le son útiles, el hombre destruye a los animales salvajes: los herbívoros como competidores en los recursos alimentarios, los depredadores como aquellos que destruyen el ganado.

La captura de especies de peces valiosas simplifica los ecosistemas de los cuerpos de agua. La contaminación del aire y del agua también provoca la muerte de árboles y peces y “roba” los ecosistemas naturales.

A medida que la población crece, la gente se verá obligada a transformar ecosistemas cada vez más maduros en ecosistemas jóvenes y productivos. Para mantener estos sistemas a una edad “joven”, aumenta el uso de combustible y recursos energéticos. Además, habrá una pérdida de diversidad (genética) de especies y paisajes naturales(Tabla 1).

Un ecosistema joven y productivo es muy vulnerable debido a la monotipia. composición de especies, ya que como consecuencia de algún tipo de desastre ambiental (sequía), ya no se puede restaurar debido a la destrucción del genotipo. Pero son necesarios para la vida de la humanidad, por lo que nuestra tarea es mantener un equilibrio entre los antropogénicos simplificados y los ecosistemas naturales vecinos más complejos, con un rico acervo genético, de los que dependen.

Los costos de energía en la agricultura son altos: naturales y subsidiados por los humanos y, sin embargo, la agricultura más productiva se encuentra aproximadamente al nivel de los ecosistemas naturales productivos.

La productividad de ambos se basa en la fotosíntesis; la diferencia real entre los sistemas está sólo en la distribución de la energía: en el sistema antropogénico es absorbida por sólo unas pocas (una o dos) especies, y en el sistema natural es absorbida por muchas especies y sustancias.

En los ecosistemas del cuarto tipo, que incluyen sistemas urbanos industriales, la energía combustible reemplaza completamente a la energía solar. En comparación con el flujo de energía en los ecosistemas naturales, su consumo aquí es dos o tres órdenes de magnitud mayor.

1.2 Ecosistemas agrícolas (agroecosistemas)

El objetivo principal de los sistemas agrícolas creados es uso racional aquellos recursos biológicos que están directamente involucrados en la actividad humana: fuentes de productos alimenticios, materias primas tecnológicas y medicamentos.

Los agroecosistemas son creados por el hombre para obtener altos rendimientos: pura producción de autótrofos.

Resumiendo todo lo que ya se ha dicho sobre los agroecosistemas, destacamos sus siguientes principales diferencias con los naturales (Cuadro 2).

1. En los agroecosistemas, la diversidad de especies se reduce drásticamente:

· la disminución de las especies de plantas cultivadas reduce también la diversidad visible de la población animal de la biocenosis;

· la diversidad de especies de animales criados por el hombre es insignificante en comparación con la naturaleza;

· los pastos cultivados (con pasto plantado) son similares en diversidad de especies a los campos agrícolas.

2. Las especies de plantas y animales cultivadas por el hombre “evolucionan” debido a la selección artificial y no son competitivas en la lucha contra las especies silvestres sin el apoyo humano.

3. Los agroecosistemas reciben energía adicional subsidiada por los humanos, además de la energía solar.

4. Los productos puros (cosecha) se retiran del ecosistema y no ingresan a la cadena alimentaria de la biocenosis, y su aprovechamiento parcial por plagas, pérdidas durante la recolección, que también pueden terminar en desechos naturales. cadenas tróficas. Son reprimidos por los humanos de todas las formas posibles.

5. Los ecosistemas de campos, jardines, pastos, huertas y otras agrocenosis son sistemas simplificados sostenidos por humanos en las primeras etapas de sucesión, y son tan inestables e incapaces de autorregularse como las comunidades pioneras naturales y, por lo tanto, no pueden existir sin apoyo humano.

Tabla 2

Características comparativas de ecosistemas naturales y agroecosistemas.

La simplificación del entorno natural del hombre, desde un punto de vista ecológico, es muy peligrosa. Por tanto, es imposible convertir todo el paisaje en agrícola; es necesario preservar y aumentar su diversidad, dejando vírgenes áreas protegidas que podrían ser fuente de especies para las comunidades que se recuperan sucesivamente.

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Ciudad . Similar a una cueva o sistema ecológico de aguas profundas, u otras biogeocenosis, dependiendo principalmente del suministro de energía y materia del exterior. Están total o parcialmente desprovistos de productores y por eso se denominan heterótrofo.

Las principales diferencias entre una ciudad y los ecosistemas naturales:

1. Metabolismo más intenso por unidad de superficie, para el que no se utiliza energía solar, sino energía de materiales combustibles y electricidad.

2. Migración más activa de sustancias, que implica el movimiento de metales, plásticos, etc.

3. Un flujo más potente de residuos, muchos de los cuales son más tóxicos que las materias primas de las que se obtienen.

Para que una ciudad funcione eficazmente, requiere una conexión más estrecha con el medio ambiente y una mayor dependencia de él. El oxígeno liberado por los espacios verdes urbanos no cubre los costos de respiración de las personas, los animales y, lo más importante, los procesos tecnológicos de las empresas industriales. 1m2 de un sistema urbano consume 70 veces más energía que el área correspondiente de una biocenosis natural. Área terrestre, ocupado por ciudades, es del 1 al 5% en diferentes zonas del mundo. Pero su impacto sobre el medio ambiente es enorme. Este impacto se manifiesta no sólo como un consumidor de materia orgánica y oxígeno, sino también como un poderoso contaminante, que a menudo actúa a gran distancia.

Las principales propiedades de una ciudad como hábitat humano:

1. Urbanización. Incrementar el número de ciudades y la población en ellas. En países con alta densidad hay una fusión de ciudades vecinas y la formación de vastos territorios con nivel alto urbanización - megaciudades.

2. Condiciones de vida en las ciudades son únicos. Por un lado, los problemas de empleo, suministro de alimentos, atención médica. Por otro lado, hay mala influencia . Éstas incluyen:

b) Industriales y Desechos domésticos contaminan el suelo, el agua y el aire.

c) La contaminación del aire por aerosoles provoca un aumento de la nubosidad y la formación de niebla, se altera el intercambio de calor, por lo que las ciudades se convierten en una especie de "islas de calor". Es por eso periodo de verano En las ciudades en general resulta más caluroso y los inviernos son más cálidos que en las zonas rurales.

d) La mortalidad, especialmente entre las personas que padecen enfermedades cardiovasculares crónicas, puede aumentar cinco veces o más.

e) Las nubes altas y la niebla provocan un debilitamiento de la iluminación y también reducen la intensidad. Radiación ultravioleta llegando a la superficie de la Tierra. La falta de luz provoca un aumento de los casos de hipovitaminosis D y raquitismo en los niños urbanos y reduce su resistencia a los resfriados y las enfermedades infecciosas infantiles.

f) Típico de las ciudades nivel bajo tasa de natalidad, y el crecimiento de su población se produce principalmente debido a la afluencia de personas de zonas rurales.

g) El ruido y las vibraciones afectan al audífono y provocan neurosis. Echemos un vistazo más de cerca al último punto. Cada persona percibe el ruido de forma diferente. Depende de la edad, el temperamento, la salud y las condiciones ambientales. Algunas personas pierden la audición incluso después de una exposición breve a ruidos de baja intensidad. Su exposición constante provoca zumbidos en los oídos, mareos, dolor de cabeza, fatiga. El nivel de ruido se mide en unidades que expresan el grado de presión sonora: decibelios. Esta presión no se percibe infinitamente. Un nivel de ruido de 20 a 30 decibelios (dB) es prácticamente inofensivo para los humanos; es un ruido de fondo natural; Como para sonidos fuertes, entonces el límite permitido aquí es de aproximadamente 80 decibelios. Un sonido de 130 decibeles ya provoca sensación dolorosa, y 150 se vuelve insoportable para él. Compare y utilice la escala de intensidad del ruido para determinar la intensidad del sonido en el lugar donde vive y estudia (Fig. 1).

Grande impacto del ruido embota la audición, causa enfermedades nerviosas, enfermedades del sistema cardiovascular, reduce los reflejos, lo que puede provocar accidentes y lesiones.

Arroz. 1. Escala de intensidad del sonido

El ruido tiene un factor acumulativo, es decir. Las irritaciones acústicas, que se acumulan en el cuerpo, deprimen cada vez más el sistema nervioso.

agrocenosis . Las agrocenosis o ecosistemas agrícolas, a diferencia de las ciudades, se caracterizan por su componente principal: los organismos autótrofos, que les proporcionan materia orgánica y liberan oxígeno. Se diferencian de las biogeocenosis naturales en lo siguiente:

1. Mantener la actividad vital de la agrocenosis, excepto energía solar Además, la energía química se utiliza en forma de fertilizantes, la energía mecánica en forma del trabajo de los músculos humanos y animales, la energía de los materiales combustibles y la electricidad.

2. La diversidad de especies de organismos se reduce drásticamente y está representada por cultivos agrícolas individuales, a veces incluso por uno solo, así como por Cantidad limitada mascotas.

3. Las especies dominantes de plantas y animales están bajo el control de la selección artificial. Es decir, las agrocenosis se organizan de tal manera que reciban cantidad máxima productos alimenticios.

Hay dos tipos de agrocenosis: extenso e intensivo.

Extenso existen utilizando la energía muscular de humanos y animales. Los productos se utilizan para alimentar a las familias de pequeños agricultores y para su venta o intercambio. Intensivo conectado con grandes gastos Energía química y máquinas. Los productos alimenticios se producen en cantidades que exceden las necesidades locales, se exportan para la venta y el juego. papel importante en economía.

Alrededor del 60% de las tierras agrícolas se utilizan de forma extensiva y el 40% de forma intensiva. La eficacia de las agrocenosis intensivas es muy alta. Por ejemplo, el 4% de la población estadounidense que vive en zonas rurales no sólo proporciona a todo el país productos alimenticios básicos, sino que también los exporta.

Características poblacionales de una persona.

Todas las personas en la Tierra forman una estructura de población: la humanidad. El crecimiento de esta población está limitado por los recursos naturales disponibles y las condiciones de vida, socioeconómicas y mecanismos genéticos. Durante la mayor parte de la historia, el crecimiento demográfico fue casi insignificante. Poco a poco fue ganando fuerza a lo largo del siglo XIX. y aumentó de manera extremadamente pronunciada después de la Segunda Guerra Mundial. Esto dio lugar a hablar de una “explosión demográfica”. Miremos los números a continuación.

Hace unos 9 mil años, vivían en la Tierra 10 millones de personas.

Al comienzo de nuestra era, alrededor de 200 millones de personas.

EN mediados del siglo XVII v. - 500 millones

EN mediados del 19 v. - mil millones

EN mayor crecimiento La población mundial se está volviendo hiperexponencial. 1950 - 2,5 mil millones de personas, 1960 - 3,0 mil millones, 1970 - 3,7 mil millones, 1980 - 4,4 mil millones, 1990 - 5,6 mil millones, 2000 - 6,2 mil millones se llama. explosión demográfica La tendencia hacia el aumento de la población mundial probablemente continuará en la primera mitad del siglo XXI. Según diversas estimaciones, en la Tierra habrá entre 7,6 y 9,4 mil millones de personas.

Sin embargo, en nuestro país, a pesar de su enorme tamaño y recursos naturales, la población está disminuyendo en 1,5 millones de personas por año, y la esperanza de vida de los hombres ha disminuido a 57 años, lo que generalmente indica el inicio del proceso de despoblación.

La mayor parte del aumento se produce y se producirá en el futuro en los países en desarrollo. El rápido crecimiento demográfico en los países desarrollados está exacerbando drásticamente los problemas ambientales y problemas sociales. En algunos países (China, India) se están llevando a cabo esfuerzos específicos de planificación familiar para reducir las tasas de crecimiento demográfico. El crecimiento demográfico requiere aumentar la producción de alimentos, crear nuevos empleos, expandir producción industrial. Número de habitantes países en desarrollo representa 3/4 de la población del planeta y consume 1/3 de la producción mundial, y la brecha en el consumo per cápita sigue creciendo. Todo esto va acompañado del consumo y agotamiento de los recursos de que dispone la humanidad. recursos naturales y una contaminación ambiental masiva.

Sistemas urbanos

Agroecosistemas (ecosistemas agrícolas, agrocenosis) – ecosistemas artificiales, que surge como resultado de la actividad agrícola humana (tierras cultivables, campos de heno, pastos). Los agroecosistemas son creados por el hombre para obtener una alta producción neta de autótrofos (cosecha). En ellos, como en las comunidades naturales, hay productores (plantas cultivadas y malas hierbas), consumidores (insectos, pájaros, ratones, etc.) y descomponedores (hongos y bacterias). Los seres humanos son un eslabón esencial en las cadenas alimentarias de los agroecosistemas.

Diferencias entre agrocenosis y biocenosis naturales:

Baja diversidad de especies;

Cortocircuitos de potencia;

Ciclo incompleto de sustancias (parte nutrientes dejarse llevar por la cosecha);

La fuente de energía no es sólo el sol, sino también la actividad humana (ganancia de tierras, riego, uso de fertilizantes);

Selección artificial (el efecto de la selección natural se debilita, la selección la llevan a cabo los humanos);

Falta de autorregulación (la regulación la lleva a cabo una persona), etc.

Así, las agrocenosis son sistemas inestables y sólo pueden existir con el apoyo humano.

Sistemas urbanos (sistemas urbanos)– ecosistemas artificiales que surgen como resultado del desarrollo urbano y representan una concentración de población, edificios residenciales, industriales, domésticos, objetos culturales, etc. Incluyen los siguientes territorios:

- zonas industriales donde se concentran las instalaciones industriales de diversos sectores de la economía y son las principales fuentes de contaminación ambiental;

- áreas residenciales(zonas residenciales o para dormir) con edificios residenciales, edificios administrativos, objetos culturales, etc.;

- Areas recreacionales, destinado a la recreación de las personas (parques forestales, centros recreativos, etc.);

- sistemas y estructuras de transporte, impregnando todo el sistema urbano (carreteras y ferrocarriles, metro, gasolineras, garajes, aeródromos, etc.).

La existencia de ecosistemas urbanos se sustenta en los agroecosistemas y la energía de los combustibles fósiles y la industria nuclear.

Dinámica del ecosistema

El cambio en las comunidades puede ser cíclico e incremental.

Cambios cíclicos – cambios periódicos en una biocenosis (diaria, estacional, perenne), en la que la biocenosis vuelve a su estado original.

Cambios progresivos– cambios en la biocenosis, que en última instancia conducen a la sustitución de esta comunidad por otra.

sucesión– cambio constante de biocenosis (ecosistemas), expresado en cambios en la composición de especies y la estructura de la comunidad. Serie secuencial Las comunidades que se reemplazan unas a otras en sucesión se llaman serie sucesional. Las sucesiones incluyen la desertificación, el crecimiento excesivo de lagos, la formación de pantanos, etc.

Dependiendo de los motivos que provocaron el cambio en la biocenosis, las sucesiones se dividen en naturales y antropogénicas, autógenas y alogénicas.

Sucesiones naturales ocurrir bajo la influencia causas naturales, no relacionado con la actividad humana. Las sucesiones antropogénicas son causadas por actividades humanas.

sucesión autógena(autogenerados) surgen debido a razones internas(cambios en el medio ambiente bajo la influencia de la comunidad). sucesión alogénica(generado desde el exterior) causado razones externas(por ejemplo, el cambio climático).

Dependiendo del estado inicial del sustrato sobre el que se desarrolla la sucesión, se distinguen sucesiones primarias y secundarias. Sucesiones primarias desarrollarse en un sustrato no ocupado por organismos vivos (en rocas, acantilados, arenas movedizas, en nuevos cuerpos de agua, etc.). Sucesiones secundarias ocurren en el sitio de biocenosis ya existentes después de su alteración (como resultado de talas, incendios, arados, erupciones volcánicas, etc.).

En su desarrollo, el ecosistema se esfuerza por alcanzar un estado estable. Los cambios sucesionales ocurren hasta que Ecosistema estable que produce la máxima biomasa por unidad de flujo de energía.. Una comunidad que está en equilibrio con su entorno se llama menopausia.

Tipos de conexiones y relaciones entre organismos.

En ecosistemas

Los organismos vivos están conectados entre sí de cierta manera. Se distinguen los siguientes tipos de conexiones entre especies: trófica, tópica, fórica, de fábrica. Las más importantes son las conexiones tróficas y tópicas, ya que son las que sostienen a los organismos. diferentes tipos uno al lado del otro, uniéndolos en comunidades.

Conexiones tróficas Surgen entre especies cuando una especie se alimenta de otras: individuos vivos, restos muertos, productos de desecho. Las conexiones tróficas pueden ser directas o indirectas. Una conexión directa se manifiesta cuando los leones se alimentan de antílopes vivos, las hienas se alimentan de cadáveres de cebras, los escarabajos peloteros se alimentan de excrementos de grandes ungulados, etc. Una conexión indirecta ocurre cuando diferentes especies compiten por un recurso alimentario ( ver sección "Cadenas tróficas").

Conexiones temáticas se manifiestan en una especie cambiando las condiciones de vida de otra especie. Por ejemplo, bajo bosque de coníferas Como regla general, no hay cobertura de césped.

Conexiones fóricas Ocurren cuando una especie participa en la propagación de otra especie. La transferencia de semillas de esporas y polen de plantas por parte de los animales se llama zoocoria, y individuos pequeños - foresia.

Conexiones de fábrica consiste en que una especie utiliza para sus estructuras productos excretores, restos de muertos o incluso individuos vivos de otra especie. Por ejemplo, al construir nidos, las aves utilizan ramas de árboles, hierba, plumón y plumas de otras aves.

Los ecosistemas naturales son sistemas abiertos: Deben recibir y regalar sustancias y energía. Las reservas de sustancias asimiladas por los organismos en la naturaleza no son ilimitadas. Si estas sustancias no se utilizaran repetidamente, la vida en la Tierra sería imposible. Un ciclo tan eterno de componentes biogénicos sólo es posible si existe una relación funcional. varios grupos Organismos capaces de realizar y mantener el flujo de sustancias extraídas del medio ambiente.

Como regla general, en cualquier ecosistema hay tres grupos funcionales organismos. Algunos producen productos, otros los consumen y otros los convierten en forma inorgánica. Se les llama en consecuencia: productores, consumidores y descomponedores(Figura 4.4) .

Arroz. 4.4. Esquema de materia (línea continua) y transferencia de energía.

(línea discontinua) en ecosistemas naturales

El primer grupo de organismos - productores(lat. productores-crear, producir), o organismos autótrofos(zp.autos- mí mismo, trofeo-alimento). Se dividen en foto y quimioautótrofos.

Fotoautótrofos utilizado como fuente de energía luz de sol, y como material nutritivo - sustancias inorgánicas, principalmente dióxido de carbono y agua. Este grupo de organismos incluye todas las plantas verdes y algunas bacterias (por ejemplo, bacterias de azufre verdes, bacterias de azufre púrpura). Como actividad vital, sintetizan sustancias orgánicas en la luz: carbohidratos o azúcares (CH 2 O) n, mientras liberan oxígeno CO 2 + H 2 O = (CH 2 0) n + 0 2,

Quimioautótrofos utilizar la energía liberada cuando reacciones químicas. Este grupo incluye, por ejemplo, las bacterias nitrificantes que oxidan el amoníaco a nitroso y luego a ácido nítrico:

2NН 3 + 30 2 = 2HN0 2 + 2Н 2 0 + P, 2HN0 2 + O 2 = 2HN0 3 + P2.

Energía química (Q), El CO 2 liberado durante estas reacciones es utilizado por las bacterias para reducir el CO 2 a carbohidratos.

el papel principal en la síntesis de sustancias orgánicas pertenece a los organismos vegetales verdes. El papel de las bacterias quimiosintéticas en este proceso es relativamente pequeño. Cada año, los organismos fotosintéticos de la Tierra crean alrededor de 150 mil millones de toneladas de materia orgánica que acumula energía solar.

El segundo grupo de organismos - consumidores(lat. consumir-consumir), o organismos heterótrofos(gramo. heteros-otro, trofeo- alimentos), realizar el proceso de descomposición de sustancias orgánicas.

Estos organismos utilizan la materia orgánica como fuente tanto de material nutricional como de energía. Se dividen en fagotrofos (gr. fagos-devoradores) y saprótrofos (gr. sapros-podrido).

fagotrofos Se alimenta directamente de organismos vegetales o animales.

Saprotrofos Utilizan materia orgánica de restos muertos para alimentarse.

El tercer grupo de organismos - descomponedores(lat. reduce-regresando). Participan en la última etapa de descomposición: mineralización de sustancias orgánicas para compuestos inorgánicos(CO 2, H 2 0, etc.). Los descomponedores devuelven sustancias al ciclo, convirtiéndolas en formas disponibles para los productores. Los descomponedores incluyen principalmente organismos microscópicos (bacterias, hongos, etc.).

El papel de los descomponedores en el ciclo de sustancias es extremadamente importante. Sin descomponedores, se acumularían montones de residuos orgánicos en la biosfera; los suministros se acabarían minerales, necesario para los productores.

La vida en la Tierra existe gracias a energía solar. La luz es el único recurso alimenticio en la Tierra cuya energía, cuando se combina con dióxido de carbono y el agua da lugar al proceso de fotosíntesis. Las plantas fotosintéticas crean materia orgánica de la que se alimentan los herbívoros, los carnívoros, etc., en última instancia, las plantas "alimentan" al resto del mundo vivo, es decir, la energía solar, por así decirlo, se transfiere a los organismos a través de las plantas.

La energía se transfiere de un organismo a otro creando alimento o cadena trófica: de autótrofos, productores (creadores) a heterótrofos, consumidores (comedores), y así sucesivamente de cuatro a seis veces de un nivel trófico a otro.

Nivel trópico es la ubicación de cada eslabón de la cadena alimentaria. Primer nivel trófico - Estos son productores. Todos los demás niveles son consumidores. Segundo nivel trófico- se trata de consumidores herbívoros; tercero-consumidores carnívoros que se alimentan de formas herbívoras; cuatro-consumidores que consumen otros carnívoros, etc. En consecuencia, los consumidores se pueden dividir en niveles: consumidores del primero, segundo, tercero, etc.

Sólo los consumidores especializados en un determinado tipo de alimento están claramente divididos en niveles. Sin embargo, existen especies que se alimentan de carne y alimentos vegetales (humanos, osos, etc.), que pueden incluirse en las cadenas alimentarias a cualquier nivel.

Tampoco debemos olvidar la materia orgánica muerta, de la que se alimenta una parte importante de los heterótrofos. Entre ellos se encuentran los saprófagos y los saprófitos (hongos), que utilizan la energía contenida en los detritos. Por tanto, se distinguen dos tipos de cadenas tróficas: cadenas alimentarias, o pastar, que comienzan con el consumo de organismos fotosintéticos, y cadenas de descomposición detríticas, que comienzan con restos de plantas muertas, cadáveres y excrementos de animales. Por lo tanto, al ingresar al ecosistema, el flujo de energía radiante se divide en dos partes, distribuyéndose a través de dos tipos de redes tróficas, pero la fuente de energía es común: la solar (Fig. 4.5).

Figura 4.5. Flujo de energía a través de la cadena alimentaria de los pastizales

(todas las cifras se dan en kJ/m2 año)

Mantener la actividad vital de los organismos y la circulación de la materia en los ecosistemas, es decir. la existencia de ecosistemas depende del flujo constante de energía necesaria para todos los organismos para su vida y autorreproducción.

A diferencia de la materia que circula continuamente por diferentes bloques del ecosistema, que siempre se puede reutilizar y entrar en el ciclo, la energía se puede utilizar una vez, es decir, hay un flujo lineal de energía a través del ecosistema (de autótrofos a heterótrofos).

Flujo de energía unidireccional como fenómeno natural universal ocurre como resultado de las leyes de la termodinámica.

De acuerdo a primera ley de la termodinámica , La energía puede cambiar de una forma (como la luz) a otra (como la energía potencial alimento), pero no se puede crear ni destruir.

Respectivamente segunda ley, no puede haber un solo proceso asociado a la transformación de energía sin perder parte de ella. Una cierta cantidad de energía en tales transformaciones se disipa en energía térmica no disponible y, por tanto, se pierde. Por lo tanto, no puede haber transformaciones de, por ejemplo, sustancias alimenticias en la sustancia que constituye el cuerpo del organismo, lo cual ocurre con una eficiencia del 100 por ciento.

De este modo, Los organismos vivos son convertidores de energía.. Los alimentos absorbidos por los consumidores no se absorben por completo: del 12 al 20% en algunos herbívoros, hasta el 75% o más en los carnívoros. Los costos de energía están asociados principalmente con el mantenimiento de los procesos metabólicos, que se denominan desperdicio de aliento, estimado numero total CO 2 liberado por el cuerpo. Una parte mucho menor se destina a la formación de tejidos y a un determinado suministro de nutrientes, es decir, al crecimiento. El resto de la comida se excreta como excremento. Además, una parte importante de la energía se disipa en forma de calor durante las reacciones químicas del cuerpo y, especialmente, durante el trabajo muscular activo. En última instancia, toda la energía utilizada para el metabolismo se convierte en calor y se disipa en el medio ambiente.

Por eso, La mayoría de La energía se pierde durante la transición de un nivel trófico a otro, superior.. Aproximadamente las pérdidas son alrededor del 90%: no se transfiere más del 10% de la energía del nivel anterior a cada nivel siguiente. Entonces, si el contenido calórico del productor es 1000 J, cuando ingresa al cuerpo del fitófago, quedan 100 J, en el cuerpo del depredador ya hay 10 J, y si este depredador es devorado por otro, entonces solo Quedará 1 J de su parte, es decir, el 0,1% del contenido calórico de los alimentos vegetales.

Sin embargo, una imagen tan estricta de la transición de energía de un nivel a otro no es del todo realista, ya que las cadenas tróficas de los ecosistemas están complejamente entrelazadas, formando redes alimentarias. Pero el resultado final: disipación y pérdida de energía, que debe renovarse para que exista vida.

Como resultado, las cadenas alimentarias se pueden representar como pirámides ecológicas. Pirámide ecológica: representación gráfica de la relación entre productores, consumidores y descomponedores en un ecosistema.

Regla pirámide ecológica - un patrón según el cual la cantidad de materia vegetal que sirve de base a la cadena alimentaria es aproximadamente 10 veces mayor que la masa de los animales herbívoros, y cada subsiguiente nivel nutricional También tiene una masa 10 veces menor. En la figura 1 se muestra una versión simplificada de la pirámide ecológica. 4.6.

Ejemplo: Que una persona se alimente con 300 truchas durante un año. Necesitan 90 mil renacuajos de ranas para alimentarse. Para alimentar a estos renacuajos se necesitan 27.000.000 de insectos, que consumen 1.000 toneladas de pasto al año. Si una persona come alimentos vegetales, entonces todos los escalones intermedios de la pirámide pueden eliminarse y entonces 1.000 toneladas de biomasa vegetal pueden alimentar a 1.000 veces más personas.

Hay tres tipos principales de pirámides ecológicas.

pirámide de números(Pirámide de Elton) refleja la disminución en el número de organismos desde los productores hasta los consumidores.

Pirámide de biomasa muestra el cambio en la biomasa en cada siguiente nivel trópico: Para ecosistemas terrestres La pirámide de biomasa se estrecha hacia arriba; para el ecosistema oceánico tiene un carácter invertido, lo que se asocia con el rápido consumo de fitoplancton por parte de los consumidores.

Pirámide de energía (productos) es de naturaleza universal y refleja una disminución en la cantidad de energía contenida en los productos creados en cada nivel trófico sucesivo.

Así, la vida puede considerarse como un proceso de extracción continua de energía por parte de algún sistema del medio ambiente, transformación y disipación de esta energía durante la transmisión de un eslabón a otro.

I. Ecosistemas antropogénicos

II. Concepto de agroecosistema

V. La contaminación del suelo

VI. Impacto antropogénico en los bosques, gestión forestal.

I. Ecosistemas antropogénicos

Una característica distintiva de los ecosistemas antropogénicos es que el factor ambiental dominante en ellos está representado por la comunidad de personas y los productos de sus actividades industriales y sociales.

En un ecosistema antropogénico, el entorno artificial prevalece sobre el natural.

Los ecosistemas antropogénicos modernos más importantes: ciudades, asentamientos rurales, comunicaciones de transporte.

Las ciudades son un hábitat especial. Se originaron hace 7000 años. En 1950, el 28% vivía allí, en 1970, el 40%, en 2000, entre el 70 y el 90%. Actualmente, 1/3 de los habitantes de las ciudades viven en ciudades.

A pesar de que la urbanización en su conjunto es un fenómeno progresivo (la concentración de la producción, el aumento de la productividad laboral, la organización de la vida cotidiana, las cuestiones de empleo, suministro, atención médica, educación, vida cotidiana son más fáciles de resolver), sin embargo, una serie de surgen problemas:

1. Cambios en el medio natural.

2. Abundancia de residuos.

3. Se crea un entorno favorable para la propagación de enfermedades infecciosas y de inversión.

4. Se reduce la duración de la luz solar.

5. La alta densidad de población provoca una sobrecarga del sistema nervioso.

6. Disminución de la actividad física.

7. Desequilibrio nutricional.

III. Ecosistemas urbanos
Los ecosistemas urbanos son heterótrofos; la proporción de energía solar fijada por plantas urbanas o paneles solares ubicados en los tejados de las casas es insignificante. Las principales fuentes de energía para las empresas de la ciudad, la calefacción y la iluminación de los apartamentos de los residentes de la ciudad, se encuentran fuera de la ciudad. Se trata de depósitos de petróleo, gas, carbón, centrales hidroeléctricas y nucleares.
La ciudad consume gran cantidad agua, de la cual sólo una pequeña parte es utilizada por el hombre para consumo directo. La mayor parte del agua se gasta en procesos de producción y necesidades domésticas. El consumo personal de agua en las ciudades oscila entre 150 y 500 litros diarios y, teniendo en cuenta la industria, hasta 1000 litros diarios por ciudadano.
El agua utilizada por las ciudades regresa a la naturaleza en un estado contaminado: está saturada de metales pesados, residuos de petróleo, complejos sustancias orgánicas, similar al fenol, etc. Puede contener microorganismos patógenos. La ciudad emite gases y polvo tóxicos a la atmósfera y concentra residuos tóxicos en vertederos, que ingresan a los ecosistemas acuáticos con corrientes de agua de manantial.
Las plantas como parte de los ecosistemas urbanos crecen en parques, jardines y céspedes; su objetivo principal es regular la composición de los gases de la atmósfera. Liberan oxígeno, absorben dióxido de carbono y limpian la atmósfera de gases y polvo nocivos que ingresan durante el funcionamiento de empresas industriales y transporte. Las plantas también tienen un gran valor estético y decorativo.
Los animales en la ciudad están representados no solo por los comunes. ecosistemas naturales especies (en los parques viven aves: colirrojo, ruiseñor, lavandera; mamíferos: topillos, ardillas y representantes de otros grupos de animales), pero también un grupo especial de animales urbanos: los compañeros humanos. Se compone de aves (gorriones, estorninos, palomas), roedores (ratas y ratones) e insectos (cucarachas, chinches, polillas). Muchos animales asociados con los humanos se alimentan de basura en los vertederos (grajillas, gorriones). Estas son enfermeras de la ciudad. La descomposición de los desechos orgánicos es acelerada por las larvas de moscas y otros animales y microorganismos.
La característica principal de los ecosistemas de las ciudades modernas es que se altera su equilibrio ecológico. El hombre debe asumir todos los procesos de regulación del flujo de materia y energía. Una persona debe regular tanto el consumo de energía y recursos de la ciudad (materias primas para la industria y alimentos para las personas) como la cantidad de desechos tóxicos que ingresan a la atmósfera, el agua y el suelo como resultado de las actividades industriales y de transporte. Finalmente, determina el tamaño de estos ecosistemas, que en los países desarrollados, y últimos años y en Rusia se están “extendiendo” rápidamente debido a la construcción de cabañas en las afueras. Las áreas de construcción de poca altura reducen la superficie de bosques y tierras agrícolas, su "expansión"
Requiere la construcción de nuevas carreteras, lo que reduce la proporción de ecosistemas capaces de producir alimentos y reciclar oxígeno.

IV. Contaminación industrial
En los ecosistemas urbanos, la contaminación industrial es la más peligrosa para la naturaleza.
Contaminación química de la atmósfera. Este factor es uno de los más peligrosos para la vida humana. Los contaminantes más comunes son el dióxido de azufre, los óxidos de nitrógeno, el monóxido de carbono, el cloro, etc. En algunos casos, se pueden formar compuestos tóxicos a partir de dos o relativamente varias sustancias relativamente inofensivas emitidas a la atmósfera bajo la influencia de la luz solar. Los ambientalistas cuentan alrededor de 2.000 contaminantes del aire.
Las principales fuentes de contaminación son las centrales térmicas. Las salas de calderas, las refinerías de petróleo y los vehículos de motor también contaminan gravemente la atmósfera.
Contaminación química de cuerpos de agua. Las empresas vierten productos derivados del petróleo, compuestos nitrogenados, fenol y muchos otros desechos industriales en los cuerpos de agua. Durante la producción de petróleo, los cuerpos de agua se contaminan con especies salinas y los productos derivados del petróleo también se derraman durante el transporte. En Rusia, los lagos del norte de Siberia occidental son los que más sufren la contaminación por petróleo. En los últimos años ha aumentado el peligro que suponen las aguas residuales municipales para los ecosistemas acuáticos. Estos efluentes contienen una mayor concentración de detergentes, que son difíciles de descomponer para los microorganismos.
Mientras la cantidad de contaminantes emitidos a la atmósfera o vertidos a los ríos sea pequeña, los ecosistemas por sí mismos son capaces de hacerles frente. Con una contaminación moderada, el agua del río se vuelve casi limpia después de 3 a 10 km de la fuente de contaminación. Si hay demasiados contaminantes, los ecosistemas no pueden hacerles frente y comienzan las consecuencias irreversibles. El agua se vuelve no apta para beber y peligrosa para los humanos. El agua contaminada tampoco es apta para muchas industrias.
Contaminación de la superficie del suelo con residuos sólidos. Los vertederos urbanos para residuos industriales y domésticos ocupan grandes superficies. La basura puede contener sustancias toxicas, como mercurio u otros metales pesados, compuestos químicos, que se disuelven en el agua de lluvia y nieve y luego terminan en embalses y aguas subterráneas. Los dispositivos que contienen sustancias radiactivas también pueden acabar en la basura.
La superficie del suelo puede estar contaminada con cenizas depositadas por el humo de centrales térmicas de carbón, empresas que producen cemento, ladrillos refractarios, etc. Para evitar esta contaminación, se instalan colectores de polvo especiales en las tuberías.
Contaminación química de las aguas subterráneas. Las corrientes de agua subterránea transportan la contaminación industrial a largas distancias y no siempre es posible determinar su fuente. La causa de la contaminación puede ser la lixiviación de sustancias tóxicas por el agua de lluvia y nieve de los vertederos industriales. La contaminación de las aguas subterráneas también se produce durante la producción de petróleo. métodos modernos cuando, para aumentar la recuperación de los yacimientos de petróleo, se reinyectan en los pozos agua salada, que subió a la superficie junto con el petróleo durante su bombeo. El agua salina ingresa a los acuíferos y el agua de los pozos adquiere un sabor amargo y no es apta para beber.
La contaminación acústica. La fuente de contaminación acústica puede ser una empresa industrial o un transporte. Los camiones volquete pesados ​​y los tranvías producen un ruido especialmente fuerte. El ruido afecta al sistema nervioso humano y, por ello, en las ciudades y empresas se toman medidas de protección contra el ruido. Las líneas de ferrocarril, tranvía y carreteras por las que pasa el transporte de mercancías deben trasladarse desde las zonas centrales de las ciudades a zonas escasamente pobladas y crear a su alrededor espacios verdes que absorban bien el ruido. Los aviones no deberían sobrevolar las ciudades.
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