Ekosystemansatser inom ekologi. Banköversyn

Under utvecklingen av geovetenskapen uppstod flera metoder för att beskriva hur dess natur fungerar: sfäriska, systemiska och miljömässiga. Inom de biologiska vetenskaperna används var och en av dem lika. Dessa tillvägagångssätt är ganska nära och arbetar ofta med samma släkte-artsbegrepp. Inom ramen för det systemsynergetiska paradigmet, när man studerar biosfären, är det tillrådligt att använda en ekosystemansats.

Idén om biosfären som ett globalt ekosystem började ta form i mitten av 1800-talet. Dess ursprung är i biocenologi ( grekisk koinos - allmän; tillsammans, tillsammans), vars grunder lades av den tyske biologen K. Mobius (1825-1908). I centrum är läran om ursprung, struktur, utveckling i tid och rum för samhällen av levande organismer som lever i ett visst territorium - biocenoser och villkoren för deras funktion.

Biocenos- detta är en gemenskap av olika typer av organismer, sammankopplade av vissa relationer och anpassningsförmåga till miljöförhållanden, som bor i ett visst område - biotop(grekisk topos - plats, utrymme). En biotop (eller ekotop) är en uppsättning sammankopplade områden av litosfären, hydrosfären och atmosfären som organismer interagerar med och som är deras livsmiljö och källa till mineraltillgångar.

Strukturen och funktionen hos en biocenos bestäms av mångfalden av relationer mellan de organismer som lever i den och element av livlös natur. Dess integritet upprätthålls genom direkta och återkopplade anslutningar av tre funktionella grupper av organismer som är en del av dess struktur och säkerställer cirkulationen av näringsämnen. Detta producenter(lat. producentis - producera; organismer som kan foto- eller kemosyntes och är den första länken i näringskedjan; skapare av organiska föreningar; detta inkluderar alla växter) konsumenter(lat. consumo - konsumera; organismer som konsumerar färdiga organiska ämnen skapade av producenter) och nedbrytare(lat. reducentis - reparativ; organismer som bryter ner dött organiskt material till oorganiska ämnen, som sedan återgår till naturliga kretslopp).

Varje biologisk art ingår i en eller flera näringskedjor. Deras kombination bildar mat eller trofisk(grekisk trofe - mat) nätverk .

Organismer som ingår i någon biocenos visar sig vara anpassade till en viss typ av abiotiska tillstånd. Under liknande naturliga förhållanden uppstår biocenoser med liknande struktur. Samtidigt är små biocenoser inslag i större. Sålunda ingår invånarna i en reservoars kustzon i biocenosen för hela reservoaren, invånarna i en skogsröjning ingår i skogens biocenos.

Därefter utvecklades idéerna om biocenologi i verk av den stora ryska botanikern V.N. Sukachev (1880-1967), som skapade läran om biogeocenoser.Biogeocenos är en del av jordens yta där en biocenos och en biotop kombineras till ett integrerat sammankopplat naturligt komplex. Detta är ett bredare begrepp än biocenos, eftersom det också inkluderar inerta (icke-levande) komponenter i livsmiljön för levande organismer i sin struktur. Men detta är också ett ofullständigt naturligt system, eftersom komponenterna i biogeocenosen inte innehåller några viktiga element, till exempel terrängen, dess geologiska grund, hydrotermiska förhållanden, etc. Och i detta avseende är det mest allmänna konceptet landskap(tysk landa - land, schaft-arter), definierat som ett territorium som är homogent i sitt ursprung och sin utvecklingshistoria, odelbart enligt zonegenskaper, som har en enda geologisk grund, samma typ av relief, ett allmänt klimat, en enhetlig kombination av hydrotermiska förhållanden , jordar, biocenoser och en enhetlig uppsättning enkla geokomplex.

Konceptet " ekosystem" introducerades av den engelske botanikern A. Tansley (1871-1955). Det finns många definitioner av ett ekosystem, men bland dem kan en viss invariant urskiljas:

ekosystem är ett integrerat, utvecklande naturligt komplex som bildas av levande organismer och deras livsmiljö, där levande och icke-levande komponenter är kopplade till varandra och livsmiljön genom flöden av materia, energi och information.

Inom ramen för denna definition ligger begreppet ekosystem nära begreppet biogeocenos. Dess struktur innehåller också två grupper av sammanlänkade element som ingår i dess sammansättning: ekotopp Och biocenos.

I vilket ekosystem som helst intar varje art en specifik position - ekologisk nisch . Den berömda moderna ekologen Yu Odum ger i sin lärobok "Ekologi" följande definition: "En ekologisk nisch är inte bara det fysiska utrymmet (med alla dess inneboende miljöfaktorer - temperatur, ljus, fuktighet, mineralsammansättning, etc.) upptas av en organism, men också organismens funktionella roll i samhället (dess trofiska position) och dess plats i förhållande till förändringar i yttre faktorer.” Dessa är villkoren inom vilka existensen av en art är möjlig. De ekologiska nischer för arter som ingår i ett ekosystem kan inte helt sammanfalla. Annars tränger den starkare arten undan den svagare, vars förlust i slutändan kan leda till instabilitet i ekosystemet.

Som regel verkar faktorer samtidigt, men graden av deras inflytande under de aktuella specifika förhållandena kan variera avsevärt. Enskilda komponenter i ekosystemet har varierande grad av stabilitet (tolerans) i förhållande till förändringar i en eller annan faktor. För att någon organism ska existera normalt är det nödvändigt att inte bara ha något tillstånd, utan ett mycket specifikt område av dess värden. Till exempel har ett överskott av fukt, liksom en brist på det jämfört med kroppens naturliga behov, en skadlig effekt på dess liv. En miljöfaktor som under en viss uppsättning miljöförhållanden begränsar manifestationen av livsaktiviteten hos de organismer som lever i den kallas begränsande(från lat. limefrukter- gräns, gräns; begränsande). En av dessa faktorer är tillgången på näring. Oavsett hur gynnsamma andra faktorer är för befolkningens liv, tvingar bristen på mat i ett visst område dem att leta efter nya livsmiljöer.

· Grundläggande lagar för ekosystems funktion

Lagarna för ekosystems funktion studeras av vetenskapen om ekologi. I den enklaste form som är tillgänglig för förståelse formulerades ekologins allmänna lagar av B. Commoner i hans berömda bok "The Closing Circle":

Allt är kopplat till allt;

Ingenting ges gratis;

Allt måste gå någonstans;

Naturen vet bäst.

Det är snarare aforistiska påståenden baserade på empiriska observationer. Den första lagen återspeglar den universella sammankopplingen av fenomen och processer som förekommer i omvärlden. Den andra lagen säger att vilket öppet system som helst kan utvecklas endast tack vare resurser som kommer in i det utifrån i form av materia, energi och information. Och det finns inte ett enda system som skulle använda dessa resurser fullt ut, det vill säga det är omöjligt att ha en effektivitetsfaktor på 100%, för i vilket system som helst kommer det alltid att finnas resurser som det släpper ut i det omgivande utrymmet i form av " avfall". I naturen är detta avfall en värdefull resurs för system på en lägre hierarkisk nivå. Till exempel är restprodukter från producenter och konsumenter mat för nedbrytare. I teknosfären släpps industriavfall ofta ut i miljön och blir "föroreningar". Alltså "naturen vet bäst" och använder i slutändan alla tillgängliga resurser. Detta underlättas av naturliga kretslopp av näringsämnen.

Liksom alla kunskapsgrenar avslöjar ekologin också mer privata, specifika lagar för ekosystemutveckling. Modern ekologi har avslöjat flera dussin lagar för ekosystems funktion. Den viktigaste av dem:

1. Lagen om nödvändig mångfald. Stabiliteten i ett ekosystem beror till stor del på mångfalden av artsammansättningen i dess ingående samhällen. Den kan inte bara bestå av organismer av en art. Det måste nödvändigtvis samexistera producenter, konsumenter och nedbrytare, vars vitala aktivitet bestämmer den naturliga cykeln av näringsämnen i ekosystemet.

2. Lagen för ekosystemutveckling. Utvecklingen av ett ekosystem kan betraktas som att ersätta vissa samhällen med andra, med en annan uppsättning dominerande arter, en förändring i arternas mångfald och en förändring i rumslig och trofisk struktur. Detta skifte kallades följd. Det finns tre stadier: tillväxtstadiet (produktionen av ekosystemet växer till ett maximum), stabilisering (produktionsmängden förblir konstant under en tid) och klimax (produktiviteten faller katastrofalt och sjunker till noll). Under naturliga förhållanden (utan mänsklig inblandning) strävar ekosystemen genom självreglering för att uppnå maximal stabilitet och upprätthålla mångfald.

3. Lagen om exponentiell befolkningstillväxt. Under gynnsamma förhållanden, befolkningstillväxt ( y ) av någon befolkning, inklusive mänskligheten, över tid ( x ) under gynnsamma förhållanden sker enligt den exponentiella lagen ( lat. exponens - visar; exponentiell funktion y = e x , Var e = 2,72). Upp till en viss punkt ökar antalet långsamt. När ett visst värde nås" x "Dess sekventiella fördubbling börjar, och tidsperioderna under vilka detta inträffar reduceras. Men i verkligheten är befolkningstillväxten mycket långsammare. Det finns flera orsaker till detta: brist på resurser från vilka organismer bygger sina kroppar, ogynnsamma yttre förhållanden, död före början av reproduktionsperioden och andra.

4. Liebig-Shelford lag. Generellt sett låter det så här. Varje organism har vissa gränser för uthållighet (eller tolerans) för miljöfaktorer. Den begränsande faktorn för utvecklingen av organismer kan vara antingen minimi- eller maximivärdet av en miljöfaktor. Mellanvärden är optimala för kroppen. I detta fall kan organismer ha vida gränser för resistens mot en faktor och snäva gränser för en annan. De vanligaste arterna i biosfären är de med vida toleransgränser för alla faktorer. Om förutsättningarna för existensen av en art är suboptimala för en faktor, kan toleransintervallen för andra minska.

5. Lagen om konkurrensutslagning. Två arter som ockuperar samma ekologiska nisch kan inte samexistera stabilt i samma territorium på obestämd tid om tillväxten av deras antal begränsas av samma livsviktiga resurs. Den med högst tolerans vinner. En art som inte tål konkurrensen trycks ut ur nischen och måste anpassa sig till svårare miljöförhållanden.

6. Le Chatelier - Brun princip etablerades i slutet av 1800-talet för termodynamiska system: en yttre påverkan som tar bort systemet från termodynamisk jämvikt orsakar processer i det som tenderar att försvaga resultaten av denna påverkan. I förhållande till ett ekosystem kan detta formuleras på följande sätt: under naturliga förhållanden etableras spontant en mobil jämvikt i ett ekosystem, tack vare vilket det bibehåller sitt stabila tillstånd. Vid intensiva mänskliga ekonomiska ingrepp störs denna balans i ekosystemet, biotiska kretslopp av ämnen öppnas, vilket i slutändan kan leda till att ekosystemet förstörs.

· Biosfären som ett globalt ekosystem

För första gången termen " biosfär" introducerades i vetenskapligt bruk av den österrikiske geologen E. Suess (1831-1914) 1875. Den moderna läran om biosfären utvecklades av vår landsman V.I. Vernadsky (1863-1945). Biosfären, enligt hans definition, är det område där levande materia existerar, vilket inkluderar den nedre delen av atmosfären, hela hydrosfären och den övre delen av litosfären. Detta är jordens aktiva skal, där den totala aktiviteten hos levande organismer (inklusive människor) manifesterar sig som en geokemisk faktor på planetarisk skala.

Biosfären är global ( franska globalt - universellt) ekosystem, som inkluderar alla jordens ekosystem. Detta är ett komplext hierarkiskt system, mellan vars subsystem (organismer, populationer, samhällen, ekosystem) interaktioner utförs genom utbyte av materia, energi och information.

Biosfärens gränser bestäms av närvaron av abiotiska förhållanden som är lämpliga för existensen av levande organismer. Levande materia upptar ett mycket smalt rumsligt intervall på gränsen mellan mikro- och makrokosmos. Den övre gränsen för biosfären bestäms av fåglarnas flyghöjd (cirka 12 km), även om mikroorganismer finns på mycket högre höjder. Biosfärens nedre gräns sträcker sig upp till 3 km djupt in i litosfären och upp till 11 km djupt in i hydrosfären. Fördelningen av levande materia inom biosfären är ojämn. Dess bulk är koncentrerad i ett tunt marklager - bioström(upp till flera hundra meter).

Biosfären, som vilket ekosystem som helst, kan representeras som en sammankopplad uppsättning bestående av ekotoper och biocenos.

Den genomsnittliga elementära sammansättningen av levande materia består av de vanligaste elementen i universum. Det skiljer sig väsentligt från ekotopens sammansättning i dess höga innehåll av biogena element - kol, väte, syre, kväve, fosfor och svavel.

För närvarande är cirka 500 tusen arter av växter och 1,5 miljoner arter av djur kända på jorden. Relationen mellan olika typer av organismer kan representeras som "livets snurra"(enligt N.F. Reimers). Toppens stabila jämviktsrörelse bestäms av proportionaliteten hos dess delar och mängden energi som kommer från solen.

Förändringar i solaktiviteten kan leda till en betydande förändring i förhållandet mellan arter, vilket har observerats upprepade gånger i historien om utvecklingen av biosfären.

Varje organism är ett självorganiserande system som består av många funktionellt koordinerade organsystem (nervösa, matsmältnings-, hormonella, cirkulations-, utsöndringsorgan), som är baserade på separata, koordinerade fungerande organ som består av specialiserade celler. Alla organismer och deras samhällen är i nära interaktion med varandra. Deras biomassa uppskattas till 1,8 * 10 5 kg torrsubstans, medan biomassan av havsorganismer bara är 0,13% av planetens totala biomassa.

· Självorganisering och utveckling av biosfären

Biosfären är ett öppet självorganiserande system. Dess utveckling genomförs tack vare energiinformationsutbyte med det omgivande rummet. Tidsförloppet för biosfärens utveckling är riktad till sin natur och uttrycks i en ökning av organisationsnivån, en ökning av komplexiteten och ordningen hos levande materia: det sekventiella utseendet prokaryoter(celler utan kärna) - eukaryoter(celler med en kärna) - flercelliga organismer - organismer med hårda skelett - organismer med ett högt utvecklat nervsystem och hjärna - uppkomsten av intelligent människa och samhälle. Denna process kan representeras som en växling av stadier av långsamma gradvisa förändringar, avbrutna av abrupta övergångar till nya kvalitativa tillstånd.

Processerna för självorganisering av biosfären bestäms till stor del av sol-markförbindelser, och främst av solenergiflöden, deras kvalitet och mottagningsfrekvens. För ganska länge sedan märkte människor att på jorden ändras antalet individuella djurpopulationer och skördar med en viss frekvens. A.L. sammanfattade tillgänglig empiri och gav dem en teoretisk grund. Chizhevsky (1897-1964), som presenterar dem som "det jordiska ekot av solstormar."

Förändringar i abiotiska förhållanden har upprepade gånger fört biosfären i ett instabilt tillstånd och fört levande varelser till randen av utrotning. Vid bifurkationspunkter skedde alltid en förändring i formerna av levande materia till de som var mer anpassade till de nya förhållandena. Det var förknippat med förändringar i strukturen och funktionerna hos befintliga strukturella delar av organismer, uppkomsten och utvecklingen av nya organsystem. Men även från de gamla formerna bevarades vissa arter som lyckades överleva. Och idag observerar vi spår av jordens tidigare biosfärer. Tack vare dem finns det den stora mångfalden av levande organismer, som i slutändan avgör hållbarheten i dess utveckling. Men under det senaste århundradet har det störts på grund av intensiv mänsklig produktion. Detta är fyllt med katastrofala konsekvenser, inte bara för levande materia, utan också för hela planeten som helhet.

HUMANITÄR BILD AV VÄRLDEN

Ekosystem - "alla naturliga

formation från hummock till skal"

G.K. Efremov

1. Begreppet ekosystem. Ekosystemegenskaper.

2. Begreppet biogeocenos. Skillnader mellan biogeocenos och ekosystem.

3. Ekosystemstruktur.

4. Typer av samband i biogeocenos.

5. Ekosystemets dynamik.

1. Den del av ekologin som studerar populationers, samhällens och ekosystems relationer med miljön kallas synekologi. Termen ekosystem introducerades först av den engelske botanikern-ekologen A. Tansley 1935. Ett ekosystem är vilket system som helst som består av levande varelser och livsmiljöer kombinerade till en enda funktionell helhet. Ur A. Tansleys synvinkel är begreppet "ekosystem" tillämpbart för att beteckna system som säkerställer cirkulation av vilken rang som helst. Ett ekosystem är den grundläggande funktionella enheten inom ekologi.

"Varje enhet (biosystem) som inkluderar alla samfungerande organismer (biotiska samhällen) i ett givet område och interagerar med den fysiska miljön på ett sådant sätt att energiflödet skapar väldefinierade biotiska strukturer och cirkulation av ämnen mellan levande och icke-levande delar är ekologiskt system, eller ekosystem"(Y. Odum, 1986).

Ekosystem av olika rang särskiljs: mikroekosystem (ett djurlik med mikroorganismer, ett träd i nedbrytningsstadiet, ett akvarium, en pöl, en droppe vatten, en kudde av lav), mesoekosystem (skog, damm, flod); makroekosystem (hav, kontinent, naturområde); globala ekosystemet (biosfären som helhet). Geografen och författaren Efremov G.K. gav en humoristisk definition: ekosystem "alla naturliga formationer från hummock till skal."

Ur en livsmiljösynpunkt särskiljs följande typer av ekosystem:

Terrestra (biomer): Sötvatten: Marint:

Tundra, barrfloder, bäckar, sjöar, öppet hav,

boreala skogar, träsk, dammar och andra flodmynningar, spricka

Stäpper, savanner, öknar. zoner, uppväxtområden.

Ekosystemegenskaper:

1. emergence (eng. Emergence - oväntat uppträdande): förekomsten av speciella egenskaper i helheten (ekosystemet) som inte är inneboende i elementen. En gran utgör inte en barrskog, som kännetecknas av mikroklimat, släktskap m.m.

2. biologisk mångfald: något system kan inte bestå av absolut identiska element. mångfald av element är en nödvändig förutsättning för att fungera. Regelbundenhet: ju mer mångsidigt ekosystemet är (biogeokenos), desto stabilare är systemet.

3. dynamik: alla ekosystem är kapabla att upprätthålla sin stabilitet och självbevarande. Ett stabilt eller stationärt tillstånd av ett dynamiskt system upprätthålls av kontinuerligt utfört externt arbete, vilket kräver ett inflöde av energi, dess omvandling i systemet och utflöde utanför systemet.

4. icke-jämvikt: system som fungerar med deltagande av levande organismer är öppna, därför kännetecknas de av inflöde och utflöde av energi och materia, vilket inte kan uppnås under jämviktsförhållanden.

5. Självreglering: homeostas är förmågan hos biologiska system – kroppen, befolkningen och ekosystemen – att motstå förändringar och upprätthålla balans.

Således är vilket ekosystem som helst ett öppet, dynamiskt ekosystem som inte är i jämvikt.

2. Termin biogeocenos föreslagna av V.N. Sukachev 1942. Detta är ett territoriellt koncept som relaterar till landområden som ockuperas av fytocenoser (i huvudsak nära begreppet ekosystem). Begreppen ekosystem och biogeocenos kompletterar och berikar varandra. Biocenoser kännetecknas av en relativt stabil sammansättning av fauna och flora, de har en typisk uppsättning levande organismer som behåller sina huvudsakliga egenskaper i tid och rum. Biogeocenos har, till skillnad från ett ekosystem, tydligare gränser. Därför skiljer man på lingon-blåbärs tallskog, ekskog i Bryansk m.m.

Cenosis – en samling levande organismer.

Biotop ( topos-place) – bostaden för en viss cenos.

Fytocenos– en uppsättning samhällen av växtorganismer som växer i ett territorium.

Zoocenos- en samling djur som lever i samma territorium.

Mikrobocenos– en uppsättning mikroorganismer som lever i ett territorium.

Biocenos – en organiserad grupp av sammankopplade populationer av växter, djur, svampar och mikroorganismer som lever tillsammans under nästan samma miljöförhållanden.

Biohercenos- en uppsättning fytocenos, zoocenos, mikrobiocenos som lever i samma biotop.

3. Ekosystemstruktur. Biogeocenos kännetecknas av specificiteten hos interaktionerna mellan dess komponenter, deras speciella struktur och en viss typ av metabolism och energi mellan sig själva och andra ämnen i den naturliga miljön.

A) Ur objektets synvinkel inkluderar ekosystemet följande komponenter:

1) oorganiska ämnen(C, N, CO 2 H 2 O, P, O, etc.), som deltar i cyklerna; 2) organiska föreningar(proteiner, kolhydrater, lipider, humusämnen etc.) som förbinder de biotiska och abiotiska delarna; 3) luft, vatten och substratmiljöer, inklusive abiotiska faktorer; 4) producenter - autotrofa organismer, mestadels gröna växter, som kan producera mat från enkla oorganiska ämnen; 5) konsumenter, eller fagotrofer(ätare) - heterotrofer, främst djur som livnär sig på andra organismer eller partiklar av organiskt material; 6) nedbrytare eller saprotrofer(äter på röta) är heterotrofa organismer, främst bakterier och svampar, som får energi genom att bryta ner döda ämnen eller absorbera löst organiskt material. Saprotrofer frigör oorganiska näringsämnen för producenter och är dessutom mat för konsumenter.

Det finns ett nära näringssamband mellan de strukturella komponenterna (näringskedjan). Näringskedjan är överföringen av energi från dess källa genom ett antal organismer genom att äta några av andra.

Producenter → 1:a ordningens konsumenter → 2:a ordningens konsumenter → 3:e ordningens konsumenter → nedbrytare

Om näringskedjan börjar med producenter, så kallas det bete, om med nedbrytare, så kallas det detrital. I ekosystem är näringskedjorna inte isolerade, utan är tätt sammanflätade och bildar näringsnät. Placeringen av varje länk i näringskedjan kallas en trofisk nivå. Slutresultatet av näringskedjan är diffusion Och förlust av energi, så den består av 5....6 länkar inte längre.

Funktionsdiagram över ekosystemet:

Funktionella samband, det vill säga trofisk struktur, kan avbildas grafiskt, i form av så kallade ekologiska pyramider. Basen av pyramiden är nivån av producenter, och efterföljande nivåer av näring bildar golven och toppen av pyramiden. Det finns tre huvudtyper av ekologiska pyramider: 1) nummer pyramid,återspeglar antalet organismer på varje nivå (Eltons pyramid); 2) biomassa pyramid, karakterisera massan av levande materia - total torrvikt, kaloriinnehåll etc.; 3) pyramid av produkter (eller energi), har en universell karaktär som visar förändringar i primärproduktion (eller energi) på successiva trofiska nivåer.

B) Ur artens synvinkel särskiljer de artstrukturen för biocenosen: den kännetecknar mångfalden av arter i den och förhållandet mellan deras antal eller massa. Ju högre artdiversitet, desto stabilare är biocenosen.

C) Ur tidssynpunkt, rumslig struktur: under loppet av en lång evolutionär omvandling, anpassning till vissa abiotiska och biotiska förhållanden, fick levande organismer så småningom en tydlig nivåstruktur.

D) Ur synvinkeln av en ekologisk nisch - ekologisk struktur: varje biocenos består av vissa ekologiska grupper av organismer, som kan ha en annan artsammansättning, även om de upptar liknande ekologiska nischer. Till exempel fångar den svarta flugsnapparen och trädgårdsrödstjärten insekter i samma skog. Den första jagar dock bara i nivå med trädkronor, medan den andra jagar i buskar och ovanför jorden. Grodyngeln livnär sig på växtföda, och den vuxna grodan är en köttätare.

4. Relationer mellan arter är varierande. Två arter som lever i närheten kanske inte påverkar varandra alls, de kan påverka varandra positivt eller ogynnsamt. Möjliga typer av kombinationer speglar olika typer av relationer:

neutralism - båda typerna är oberoende och har ingen effekt på varandra;

tävling - varje typ har en negativ effekt på den andra;

ömsesidighet - arter kan inte existera utan varandra (lav: alger och svamp; honungsgrävling och honungsguide);

protosamarbete(samväldet) - båda arterna bildar ett samhälle, men kan existera separat, även om samhället gynnar dem båda (coelenterates och krabbor, fåglar - "rengörare" som förstör larver i huden på buffel, älg, vildsvin, åsna, rådjur, elefant, antilop och andra, fåglar - "rengörare" av krokodilers tänder - tirkushki);

kommensalism - en art, den kommensala, gynnas av samlevnad, medan den andra arten, värden, inte har någon nytta (ömsesidig tolerans: makrillyngel under maneternas, en gam och ett lejon);

amensalism - en art, amensal, upplever hämning av tillväxt och reproduktion från en annan (vanligtvis observerad i växtvärlden: jordgubbar, om du inte sliter av morrhåren, en deprimerande effekt på fruktbildning och storleken på bladytan);

predation - Rovarten livnär sig på sitt byte. Det är en utbredd typ av biotiska relationer i naturen.

En unik typ av biotiska relationer är allelopati - den kemiska effekten av vissa växtarter på andra med hjälp av deras ämnesomsättningsprodukter (eteriska oljor, fytociner, etc.). Till exempel undertrycker valnöt och ek örtartad vegetation och reproduktionen av många djur med sina sekret.

Miljökvalitet.

Standardisering av miljökvalitet. Typer av ransonering. Fördelar och nackdelar med varje typ av ransonering.

De viktigaste principerna för teoretisk ekologi för bevarande av ekosystem Ekosystemens existentiella potential.

Grundläggande principer och regler för miljöskydd.

Huvudanvisningar för efterlevnad av dessa principer. Övergång till ekoekonomi - förändrade produktionsprioriteringar.

Miljöskydd är nära relaterat till miljöförvaltning.

Naturligtvis är utvecklingen av ekonomisk aktivitet endast tillåten inom gränserna för den livsuppehållande förmågan hos planetens ekosystem.

Ett av de viktigaste problemen inom miljöledning är upprätthålla miljökvaliteten.

De viktigaste kriterierna för miljökvalitet det måste finnas tillståndet och funktionen hos levande organismer som är inneboende i ett visst ekosystem.

Därför bör koncentrationsgränserna för skadliga ämnen vara t.ex

i vilken:

Inte vitala funktioner i alla länkar i näringskedjan störs;

- Inte funktioner som reglerar processerna för geokemisk självrening av ekosystem störs;

- ekosystemets biologiska produktivitet minskar inte;

- Den genpool som behövs för ekosystemets existens skulle bevaras.

Miljölagstiftningen syftar till att dessa villkor efterlevs, i enlighet med vilka standardisering av miljökvalitet.

Normalisering i allmänhet fastställer randvillkor (standarder) för båda källor och påverkansfaktorer(främst på grund av ekonomisk verksamhet), och vidare miljöegenskaper och ekosystemsvar.

De principer som ligger till grund för vissa typer av reglering skyddar dock inte ekosystemet. Så i princip sanitär och hygienisk standardisering lagd P principen om antropocentrism. Människan är dock inte den känsligaste av biologiska arter, och principen "om människor skyddas skyddas också ekosystemen" visade sig vara felaktig. Dessutom omfattar sanitära och hygieniska standarder alla miljöer, olika sätt att ta sig in av skadliga ämnen. in i kroppen, men reflekterar sällan kombinerad åtgärd(samtidig eller sekventiell verkan av flera ämnen genom samma inträdesväg), tar inte hänsyn till effekterna komplex handling(inträde av skadliga ämnen i kroppen på olika sätt och med olika medier - med luft, vatten, mat, genom huden) och kombinerade effekter alla olika fysiska, kemiska och biologiska miljöfaktorer. Det finns bara begränsade listor över ämnen som har additiva effekter när de samtidigt finns i atmosfären.

Miljöreglering innebär att man tar hänsyn till den så kallade tillåtna belastningen på ekosystemet En acceptabel belastning anses vara en där avvikelsen från systemets normala tillstånd inte överstiger naturliga förändringar och därför inte orsakar oönskade konsekvenser i levande organismer. och leder inte till en försämring av miljökvaliteten. Hittills är endast ett fåtal försök kända för att ta hänsyn till belastningen på landväxter och samhällen av fiskereservoarer.

Både miljö- och sanitetshygieniska standarder bygger på kunskap om effekterna av olika faktorer som påverkar levande organismer och bestämmer miljöns kvalitet i förhållande till människors hälsa och ekosystemens tillstånd, men indikerar inte exponeringskälla och reglerar inte dess verksamhet.

Kraven på själva exponeringskällorna återspeglar vetenskapliga och tekniska standarder. Vetenskaplig och teknisk reglering innebär införandet av restriktioner för ekonomiska anläggningars verksamhet i förhållande till miljöföroreningar, med andra ord bestämmer den maximalt tillåtna flöden av skadliga ämnen som kan komma från exponeringskällor i luft, vatten och mark. Dessa inkluderar standarder för utsläpp och utsläpp av skadliga ämnen (MPE respektive MDS), gränsvärden för avfallshantering, samt tekniska, konstruktions-, stadsplaneringsnormer och regler som innehåller krav på miljöskydd.

En balanserad ekonomisk utveckling bör baseras på mekanismer för biologisk stabilisering av miljön, som prioriteras framför tekniska och tekniska medel.

En sådan övergång kräver radikala förändringar, i centrum för vilka är gröngörandet av mänsklighetens alla huvudaktiviteter, personen själv, en förändring i hans medvetande och skapandet av ett nytt samhälle.

Det "slutliga målet" med att röra sig längs denna väg kommer att vara bildandet av en noosfär eller något liknande den på planetarisk skala.

Den vetenskapliga grunden för all verksamhet för bevarande av ekosystem är teoretisk ekologi, vars viktigaste principer är inriktade på att upprätthålla homeostas eller förmågan att självreglera ekosystem och bevara dem existentiell potential eller förmåga att existera och fungera.

Det finns följande gränser för tillvaron: limit antropogenicitet– Resistens mot negativa antropogena effekter, till exempel mot bekämpningsmedel. begränsa stochatotolerans eller - motstånd mot naturkatastrofer (vindar, laviner, etc.); begränsa potentiell regenerativitet– förmåga att självläka.

En miljömässigt sund rationell förvaltning av naturresurser består i att öka dessa gränser i största möjliga utsträckning och att uppnå hög produktivitet för alla delar av trofiska naturliga ekosystem.

En grönare produktion innebär att man tar hänsyn till alla typer av interaktioner mellan den tekniska processen och miljön och vidtar åtgärder för att förhindra negativa konsekvenser (avfall ingår i ämnenas naturliga kretslopp).

Strategin för hållbar utveckling, bildandet av miljömedvetande, kommer att bidra till att möta behoven hos nuvarande och framtida generationer.

Vid det här laget har bildats O grundläggande principer och regler för miljöskydd, huvudanvisningar för efterlevnad av dessa principer.

Grundläggande principer och regler för miljöskyddär följande :

- vetenskaplig och teknisk förbättring av produktionen som syftar till att öka den fullständiga användningen av naturresurser;

Kombination effektivitet Med miljövänlighet vid användning och reproduktion av naturresurser;

- Ett komplext tillvägagångssätt till bevarandet av ett enda ekosystem som helhet.

Huvudanvisningar för efterlevnad av dessa principer:

- tekniskt(förbättring av produktionsteknik);

- ekonomisk(förbättring av ekonomiska mekanismer);

- administrativt och juridiskt(tillämpning av administrativa påföljder och rättsligt ansvar);

- miljöutbildning(harmonisering av miljötänkande);

- internationell rätt(harmonisering av internationella förbindelser).

I detta skede har ett speciellt miljökvalitetsledningssystem uppstått - miljöhantering.

Som livet visar i princip har en ny progressiv redan bildats, informationsutrymme inriktat på miljöfrågor, utan att ingå som ingen företagare nu yrkesmässigt kan ägna sig åt sin verksamhet.

Processer global socioekonomisk omstrukturering gav upphov till en målsättning för chefernas verksamhet på miljösäkerhetsledning och miljömässig och ekonomisk reglering av ekonomiska system på olika nivåer. Det visade sig att en entreprenör blir en ledare och uppnår ökad vinst och ökad konkurrenskraft både på nationell och internationell nivå endast om han implementerar miljöprogram in i industriell, kommersiell och finansiell verksamhet, i nära samverkan med myndigheter och offentliga strukturer.

2005 trädde Kyotoprotokollet i kraft, som fastställde utsläppsminskningskvoter för 35 utvecklade länder.

Det är tillåtet att handla med kvoter för utsläpp av växthusgaser, vilket kan ge avsevärda vinster för länder som inte når det minimum som fastställts för dem.

En annan fördelaktig mekanism är projekt för gemensamt genomförande av moderniseringen av industrianläggningar, införandet av energibesparande och miljövänlig teknik för västerländska investeringar i utbyte mot kvoter.

Med den gradvisa omorienteringen av marknadsvillkoren mot investeringar i projekt som involverar utveckling och praktisk tillämpning av resursbesparande och lågavfallsteknologier, är det möjligt att förutsäga en ytterligare ökning av rollen för konsultföretag som specialiserar sig inom området komplexa, från en konsument- eller teknisk synvinkel, varor (ofta fortfarande okända för potentiella köpare), vars marknad det finns liten diversifiering.

Den globala omstruktureringen av den traditionella ekonomiska byggnaden underlättades av omvandlingen företags miljöverksamhet till en självständig sfär av miljöföretagande. I början av 90-talet specialiserade sig alltså några nya former av privat entreprenörskap - kooperativ - på att återvinna avfall från en rad branscher. Den zink, silver, koppar och andra värdefulla produkter som erhölls till följd av rening av avfallsgaser, kondensat och avloppsvatten såldes utomlands till världsmarknadspriser och intäkterna investerades i ny teknik, d.v.s. förutsättningar uppstod för multilateral stimulans av privata investeringar i verksamheter som gav en sidomiljöeffekt: förbättring av luftbassängen och vattendrag, djuprening av avloppsvatten m.m. Som vi ser har prioriteringarna bytt plats, och privata företags kommersiella intressen har lett till resultaten av allmänna intressen - förbättringen av den naturliga miljön.

Ibland tillåter den initiala lösningen på sina egna miljöproblem vissa företag att upptäcka föga utforskade sätt att generera ytterligare vinst tack vare ett välorganiserat erfarenhetsutbyte, vilket i en marknadsekonomi kan ge en påtaglig ekonomisk effekt och skapa en image för företaget som en ledande referenspunkt inom industri eller regional ekonomi och förvaltning.

Ett annat exempel är när entreprenörers ögon vände sig mot bränsle- och energikomplex utspridda över planeten, vilket säkerställer mänsklighetens normala funktion. Det är känt att verkliga prioriteringar när det gäller finansiering av energistrukturers miljömässiga och ekonomiska verksamhet och de anläggningar de betjänar i många länder korrelerar med deras tekniska belastning på miljön och med rangordningen av energibärare efter mängden producerad energi (kol). - eldningsolja - naturgas - vattenresurser - kärnbränsle - vindresurser - energi ackumulerad i solpaneler - resurspotential för biomassa). Att spara energiresurser spelar också en viktig roll.

I detta avseende förväntades moderniseringen av energisektorn bestå av återuppbyggnad och förnyelse av utrustning, ökad effektivitet i energianvändningen och praktisk utveckling av icke-traditionella energikällor. Men praxis har visat att energibesparingen genom installation av värme-, vatten- och gasmätare i samma mängder som tidigare använts endast är 25 % av den erforderliga mängden. Som ett resultat uppstod en alternativ lösning: förändringar i strukturen för bränsle- och energibalansen och en minskning av den integrerade energiintensiteten för vissa typer av produkter, vilket gjorde det möjligt att skapa en ny generation kraftverk och nya nätverksenergiföretag som oberoende elproducenter.

Alltså övergången till ekoekonomi innebär inte en produktionsminskning som sådan. Vi talar bara om att ändra produktionsprioriteringar.

Grundläggande litteratur: 1, 2, 3

Ytterligare läsning: 1

Kontrollfrågor:

1) Beskriv miljöns kvalitet;

2) Grundläggande kriterier för miljökvalitet;

3) Hur bidrar miljölagstiftningen till att bevara kvaliteten på naturmiljön? Fördelar och nackdelar med vidtagna åtgärder;

4) Vad betyder ekosystemens existentiella potential;

5) Grundläggande principer och regler för miljöskydd. Huvudanvisningar för efterlevnad av dessa principer.

Huvudlitteratur:

1. Grunderna för miljöledning: miljömässiga, ekonomiska och juridiska aspekter. Lärobok / A.E. Vorobyov och andra - Rostov n/D: Phoenix. 2006. – 544 sid.

2. Korobkin V.I., Peredelsky L.V. Ekologi (serien "Högre utbildning"). – Rostov n/a: Phoenix. 2003. – 576 sid.

3. Nurkeev S.S., Musina U.Sh. Ekologi. Pedagogisk manual - Almaty: KazNTU. – 2005. 485 sid.

Ytterligare litteratur:

2. Ilyin V.I. Ekologi. Handledning. – M.: Perspektiv. 2007. – 298 sid.

Praktisk lektion:

Ämne. Konceptet för övergången av Republiken Kazakstan till hållbar utveckling för 2007-2024.

Uppgift 1: Begreppet "hållbar utveckling".

Vad i ditt liv anses vara "hållbart" och det du känner behöver "utvecklas" i livet. Dina åsikter och resonemang måste föras in i tabellen i en kort form:

Uppgift 2: Mål, mål och stadier av övergången till hållbar utveckling

Kommentera mål, mål och stadier av övergången till hållbar utveckling.

Uppgift 3: Sätt att uppnå mål för hållbar utveckling

Kommentera sätt att uppnå mål för hållbar utveckling.

Litteratur: 2 huvud, 2 ytterligare

Sammanställd av:

Docent, Ph.D. Beisekova T.I. – Avsnitt 2. Strategier och mål för hållbar utveckling.

Docent, Ph.D. Lapshina I.Z. – avsnitt 1. Ekologi

Eftersom populationer och ekosystem är sammansatta av många organismer, eftersom varje organism och deras aggregat, vare sig det är en separat grupp, population eller cenos, påverkas av inte en utan flera miljöfaktorer samtidigt och dessutom under olika tidsperioder, i den mån både samband och egenskaper De listade objekten visar sig vara många och varierande. Därför är metodiken, huvudprincipen för all miljöforskning, ett systematiskt tillvägagångssätt som tar hänsyn både till egenskaperna hos själva forskningsobjekten och de faktorer som bestämmer dessa egenskaper.

Beroende på vad föremålet är och vad syftet med forskningen är, används olika tillvägagångssätt: population (en population är en samling individer av samma art), ekosystem, evolutionärt och historiskt.

Befolkningssyn involverar studiet av placering i rymden, egenskaper hos beteende och migration (hos djur), reproduktionsprocesser (hos djur) och förnyelse (i växter), fysiologiska, biokemiska, produktions- och andra processer, alla indikatorers beroende av biotiska och abiotiska faktorer. Forskning utförs med hänsyn till populationernas struktur och dynamik (säsongsbetonad, ontogenetisk, antropogen) och antalet organismer. Befolkningsansatsen ger en teoretisk grund för att förutsäga fertilitet (i ett växande samhälle - förnyelse), överlevnad (livstillståndets dynamik) och dödlighet (förfall, död). Det låter dig förutsäga utbrott av skadedjur inom skogsbruk och jordbruk, och låter dig identifiera det kritiska överflöd av en art som är nödvändig för dess överlevnad.

Ekosystemansats belyser det gemensamma i den strukturella och funktionella organisationen av alla ekosystem, oavsett sammansättningen av samhällen, miljön och deras livsmiljö. Huvuduppmärksamheten i detta tillvägagångssätt ägnas åt studiet av energiflödet och ämnescirkulationens cykler i ekosystem, upprättande av funktionella kopplingar mellan den biologiska komponenten och miljön, d.v.s. mellan biotiska faktorer och abiotiska. Ekosystemansatsen ger en omfattande studie av alla populationer av levande organismer i ett samhälle (växter, mikroorganismer, djur), med hänsyn tagen till påverkan av begränsande faktorer på dem (edafiska, topografiska, klimatiska). Med detta tillvägagångssätt ägnas stor uppmärksamhet åt analysen av livsmiljöer, eftersom parametrarna för miljöfaktorer: jordars fysiska och kemiska egenskaper, värmetillförsel, fuktighet, belysning, vindhastighet, etc., lätt kan mätas och kan klassificeras.

Som ett exempel på framgången med ekosystemansatsen för studiet av biosfären kan vi citera resultaten av arbetet från forskare från olika länder som arbetade från 1964 till 1980. enligt International Biological Program (IBP). Det slutliga målet med IBP var att identifiera reserverna och lagarna för reproduktion av organiskt material, dess kvalitativa (fraktionella) sammansättning i alla naturliga zoner och på planeten som helhet, för att förhindra eventuella störningar i biologisk balans på global skala . Tack vare genomförandet av detta program löstes den mest brådskande uppgiften - att ta reda på de högsta möjliga hastigheterna för borttagning av biomassa för mänsklighetens behov.

Evolutionära och historiska tillvägagångssätt gör det möjligt för oss att överväga förändringar i ekosystem och deras komponenter över tid. Det evolutionära synsättet gör det möjligt att förstå de grundläggande mönstren som verkade i ekosfären innan den antropogena faktorn blev en av de avgörande faktorerna. Det låter dig rekonstruera ekosystemen från det förflutna, med hänsyn till paleontologiska data (pollenanalys, fossila rester). Det historiska förhållningssättet bygger på förändringar orsakade av civilisationens utveckling (från yngre stenåldern till nutid) och industrier skapade av människan. Dessa förändringar inkluderar klimatförändringar, avsiktlig och oavsiktlig mänsklig bosättning av växter och djur.

Var och en av ovanstående tillvägagångssätt kräver användning av sina egna metoder, speciellt utvecklade med hänsyn till sammansättningen av objekt, livsmiljöförhållanden och tilldelade uppgifter.

Okologiär vetenskapen om förhållandena mellan levande organismer med varandra och med deras icke-levande, eller fysiska, miljö. Miljöforskning ger den vetenskapliga grunden för jordbruk, skogsbruk och fiske; de gör det möjligt att förutse, förebygga och eliminera konsekvenserna av miljöföroreningar; hjälpa till att bedöma de möjliga effekterna av storskaliga förändringar i landskapet, såsom byggandet av dammar eller kanaler; slutligen gör de det möjligt att rationellt organisera skyddet av naturföremål.

Ekologisk anknytning med andra områden av biologi sammanfattas i figuren; Figuren visar att levande organismer kan studeras på olika organisationsnivåer. Ekologi motsvarar den högra sidan av detta diagram och täcker enskilda organismer, populationer och samhällen. Ekologer kallar dessa objekt den biotiska komponenten i ekosystem, eller helt enkelt biota. Ett ekosystem inkluderar också en icke-levande eller abiotisk komponent, bestående av materia och energi. Termerna "befolkning", "samhälle" och "ekosystem" har exakta definitioner inom ekologi, som anges i figuren. Helheten av planetens ekosystem bildar dess biosfär, eller ekosfär, som förenar alla organismer och den fysiska miljö som de interagerar med. Alltså är haven, landytan, det nedre lagret av atmosfären alla delar av biosfären.

Tillvägagångssätt inom ekologi

Utmärkande för ekologi- ett helhetsgrepp som sätter större värde på helheten snarare än dess beståndsdelar. En ekolog bör helst ta hänsyn till alla faktorer som samverkar på en given plats. Naturligtvis är detta omöjligt, så i praktiken föredrar de flesta forskare i sin forskning en av de "icke-ideala" metoderna som anges nedan.

1. Ekosystemansats inom ekologi. Med detta tillvägagångssätt fokuserar ekologen på utbytet av energi och ämnen mellan de biotiska och abiotiska komponenterna i ekosystemet. Tonvikten läggs på organismers funktionella relationer med varandra (t.ex. näringskedjor) och med deras fysiska miljö. Artsammansättningen av biotan och ödet för dess individuella taxa förpassas till bakgrunden.

2. Synekologiskt tillvägagångssätt eller studiet av samhällen, fokuserar på den biotiska komponenten i ekosystemet. Succession och klimaxgemenskaper blir viktiga objekt i sådan forskning.

3. Population (autekologisk) syn på ekologi använder för närvarande huvudsakligen matematiska metoder för att studera mönster för tillväxt, bevarande eller nedgång i antalet populationer av enskilda arter. Det ger en vetenskaplig grund för att förstå populationsutbrott, såsom skadedjur i jordbruket eller patogena mikrober, och hjälper till att bestämma det kritiska antalet individer som krävs för att en sällsynt art ska överleva. Traditionell autekologi studerar förhållandet mellan en viss art och miljön. Den försöker relatera egenskaper hos dess morfologi, beteende, utfodringspreferenser, etc., till livsmiljötyper, distribution och evolutionär historia.

4. Ekotopansats inom ekologi. En ekotop, eller livsmiljö, är ett föremål som är begränsat i rymden. Det förstås som den del av biosfären som en organism, befolkning, samhälle eller ekosystem nära interagerar med. Varje livsmiljö är heterogen och kan delas in i mikrohabitat med förhållanden som skiljer sig från genomsnittet (till exempel under barken på ett träd eller på dess löv). Detta tillvägagångssätt är praktiskt för att studera individuella miljöfaktorer som är nära relaterade till växter och djur, i synnerhet marksammansättning, luftfuktighet och ljus.

5. Evolutionärt (historiskt) förhållningssätt inom ekologi. Genom att studera förändringar i ekosystem, samhällen, populationer och livsmiljöer över tid kan vi förstå orsakerna till dessa förändringar, vilket skapar underlag för mer eller mindre tillförlitliga förutsägelser för framtiden. Evolutionsekologi handlar om förändringar som sker över geologiska tidsskalor. Hon är intresserad av, säg, påverkan av händelser som bildandet av bergskedjor på bildandet och utbredningen av arter och taxa. Den kan till exempel svara på varför kängurur bara finns i Australien eller varför det finns en sådan mångfald av arter i tropiska regnskogar. Den kan till exempel svara på varför kängurur bara finns i Australien eller varför det finns en sådan mångfald av arter i tropiska regnskogar. Det hjälper till att förstå vilka faktorer som ledde till bildandet och utrotningen av en viss art, och på en mer detaljerad nivå, att förklara ursprunget till vissa egenskaper hos artens morfologi eller reproduktionsstrategi. Paleoekologi tillämpar kunskap från studiet av moderna ekosystem på fossila organismer. Den försöker rekonstruera tidigare ekosystem och i synnerhet att förstå hur ekosystem och samhällen fungerade innan mänskligt ingripande. Historisk ekologi handlar om antropogena förändringar i ekosystem, det vill säga påverkan av utvecklingsteknologier och mänskliga kulturer på ekosystem. Medvetenhet om att människan är den viktigaste faktorn som har en destruktiv inverkan på miljön är avgörande för dess skydd. Med skrot. Särskilt när det gäller det ekonomiska berättigandet av vissa miljöstrategier är det mycket viktigt att skilja mellan antropogena och naturliga processer i biosfären. Är till exempel försurning av vatten och mark ett rent naturligt fenomen eller beror det helt på industriella luftföroreningar och kan därför övervinnas genom att ingripa i produktionstekniken.