Организм и среда обитания

Экология – наука об общих закономерностях взаимоотношения организмов и среды. Таким образом, экология, начав с организма, пытается понять, как он влияет на свое окружение и как в свою очередь окружение влияет на него. В структуре экологии выделяют два крупных раздела:

1. Аутоэкология – раздел экологии, изучающий взаимоотношения организмов с окружающей средой на индивидуальном и популяционном уровнях.

2. Синэкология - раздел экологии, изучающий взаимоотношения организмов с окружающей средой на уровне сообществ.

Окружающая среда – сумма всех физических и биологических компонентов, оказывающих влияние на отдельную биологическую единицу. Под биологической единицей понимают любую совокупность биологических объектов от единичного организма до сообществ организмов различной сложности. Единичный компонент окружающей среды, действующий на биологическую единицу, называется экологическим фактором. По своей природе экологические факты делятся на две группы:

1. Абиотические – это компоненты неживой природы, действующие на биологическую единицу.

2. Биотические – это различные виды взаимоотношений организмов друг с другом.

Под влиянием этих факторов у организмов, как у открытых систем, формируется определенная структура круговорота вещества, энергии и информации. В этот круговорот вовлекаются биологические и не биологические компоненты. Он включает не только положение особи в пределах своей популяции, но также и разнообразные связи, который осуществляет тот вид, к которому она относится, и место вида в конкретном сообществе. Оптимальный уровень круговорота вещества, энергии и информации для конкретной особи, как открытой системы, называется приспособленностью. Приспособленность оценивается успехом в размножении.

Экологические факторы могут оказывать на организм воздействия различного характера:

1/ как раздражители, вызывающие ответные приспособительные реакции;

2/ как ограничители, обуславливающие возможность существования в конкретных условиях;

3/ как модификаторы, вызывающие изменения в структуре организмов;

4/ как сигналы, свидетельствующие об изменении других факторов среды.

Для всех экологических факторов существуют общие закономерности относительно их характера воздействия на живые существа.

1. Закон оптимума. Всегда существует такое значение фактора, которое будет наиболее благоприятно для организма. Это значение фактора называют зоной оптимума или оптимумом.

2. Закон пессимума. Чем сильнее интенсивность фактора отклоняется от оптимума, тем больше данный фактор угнетает жизнедеятельность организма.

3. Максимальное и минимальное значение интенсивности фактора, за которыми наступает гибель организма, называются критическими точками. Диапазон интенсивности фактора, ограниченный критическими точками, называется экологической валентностью (толерантностью, пределом выносливости). Широкую экологическую валентность вида по отношению к экологическим факторам среды обозначают приставкой «эври». Виды с широкой экологической валентностью называют эврибионтами. Узкую экологическую валентность вида обозначают приставкой «стено». Виды с узкой экологической валентностью называют стенобионтами.

4. Существует диапазон интенсивности фактора, приближающийся к оптимальному значению, в котором для организма нет необходимости осуществлять значительные приспособительные затраты. Этот диапазон называется зоной нормальной жизнедеятельности.

5. Существуют диапазоны интенсивности фактора, приближающиеся к критическим точкам, в которых организму требуется осуществлять значительные приспособительные затраты. Эти диапазоны называются зонами угнетения.

6.Каждый фактор неодинаково влияет на разные функции организма.

7. В пределах вида степень выносливости, оптимум и пессимум, критические точки не совпадают у отдельных особей этого вида. Это объясняется наличием внутривидовой изменчивости.

8. К каждому фактору виды приспосабливаются относительно независимым путем. Сумма экологических валентностей по отношению к отдельным факторам среды составляет экологический спектр вида.

9. Взаимодействие факторов. Оптимум и пределы выносливости организма могут изменяться в зависимости от того, с какой силой, и в каком сочетании действуют одновременно другие факторы.

10. Правило ограничивающих факторов. Факторы среды, интенсивность значения которых в наибольшей мере приближается к границам толерантности, ограничивают существование вида в данных условиях среды.

Абиотические экологические факторы

Главным компонентом абиотической среды является климат. Климат – это устойчивое состояние атмосферы в определенной местности. Наиболее важными элементами климата являются температурный режим, влажность, световой режим.

Температура

Температурный режим определяет границы существования жизни, в которых возможно нормальное формирование структуры и функционирование белков. В среднем эти границы находятся в пределах от 0 до +50 ºС. Однако существуют организмы способные сохранять активность при температурах до -8, -10 ºС – криофилы. Некоторые организмы могут выдерживать нагревание до +80 ºС – термофилы.

У растений по отношению к температурному режиму среды наблюдается две группы адаптаций:

1. Адаптации к дефициту тепла:

а/ нехолодостойкие растения – повреждаются или гибнут при температурах выше точки замерзания воды.

б/ неморозостойкие растения – переносят низкие температуры, но гибнут при образовании в тканях льда;

в/ морозоустойчивые (льдоустойчивые) растения – промерзают, но сохраняют жизнеспособность.

2. Адаптации к высоким температурам:

а/ нежаростойкие –повреждаются при температурах +30…+40 ºС;

б/ жаровыносливые – переносят получасовое нагревание до +50…+60 ºС;

в/ жароустойчивые – живут в горячих источниках с температурой +85…+90 ºС;

г/ пирофиты – переносят кратковременное повышение температуры до нескольких сотен градусов (растения устойчивые к пожарам).

У животных имеются три основных пути температурных адаптаций:

1. Химическая терморегуляция – активное изменение величины теплопродукции;

2. Физическая терморегуляция – изменение уровня теплоотдачи;

3. Поведение – активный поиск температурного оптимума.

По способности взаимодействия животных с температурным режимом окружающей среды все животные делятся на две группы:

1. Пойкилотермные – их жизнедеятельность и активность зависят от тепла, поступающего извне. Температура их тела зависит от хода внешних температур. Активность их зависит от температурного режима. Покилотермия дает возможность экономить энергетические затраты при понижении температуры и избегать излишних потерь воды в условиях высоких температур.

2. Гомойотермные – способные поддерживать постоянную температуру тела, независимо от окружающей температурной среды. Позволяет оставаться активными при широком диапазоне изменения температур, но требует больших энергетических затрат и усиленного питания.

Влажность

Биохимические процессы в организме возможны только при достаточном обеспечении их водой.

У растений выделяют несколько экологических групп по отношению к воде:

1. Гидатофиты – растения, полностью погруженные в воду.

2. Гидрофиты – наземно-водные растения, частично погруженные в воду.

3. Гигрофиты – сухопутные растения, живущие в условиях повышенной влажности воздуха и почвы.

4. Мезофиты – могут переносить непродолжительную и не очень сильную засуху.

5. Ксерофиты – произрастают в местах с недостаточным увлажнением. Их делят на два основных типа:

а/ Суккуленты – растения, у которых сильно развита водозапасающая паренхима в различных органах.

б/ Склерофиты – могут высыхать, теряя до 25% воды. Имеют высокую сосущую силу корней и добывают воду с больших глубин.

Животные обладают большими возможностями регуляции своего водного баланса. Приспособления их в этом направлении достаточно разнообразны. По отношению к влажности можно всех животных разбить на три группы: а/ гигрофилы – влаголюбивые; б/ ксерофилы – сухолюбивые; в/ мезофилы – предпочитающие умеренную влажность.

У животных можно выделить три основных стратегии противостояния потерям воды:

1. Активное противостояние.

2. Пассивное подчинение режиму влажности.

3. Избегание неблагоприятного режима влажности.

Свет

Основным источником энергии для открытых систем на земле является солнечная радиация. На нее приходится 99,9% общего баланса энергии Земли. Примерно 19% этой энергии позлащается при прохождении через атмосферу, 34% отражается обратно и 47% достигает земной поверхности в виде прямой и рассеянной радиации. В структуре прямой солнечной радиации примерно от 1 до 5% приходится на ультрафиолетовое излучение, от 16 до 45% - на видимую часть солнечного спектра и от 49 до 84% на инфракрасную часть спектра.

Ультрафиолетовый компонент излучения губителен для организмов в больших количествах, но он способен стимулировать биологические процессы в малых дозах. Основная часть этого излучения поглощается озоновым слоем. Видимая часть спектра используется живыми организмами для фотосинтеза и ориентации в пространстве. Инфракрасное излучение оказывает тепловое действие.

Для растительных организмов свет имеет очень большое значение. Они используют световое излучение для автотрофного питания в процессе фотосинтеза. У растений возникают различные физиологические и морфологически адаптации к световому режиму местообитания. По требованиям к условиям освещенности растения делят на три группы:

1/ светолюбивые – растения открытых пространств с постоянным освещением;

2/ тенелюбивые – растения тенистых лесов, пещер, глубоководные растения;

3/ теневыносливые – растения, которые хорошо растут на свету, но могут переносить большее или меньшее затенение.

В отличие от растений для животных свет не является самым необходимым фактором. В основном он используется для ориентации в пространстве.

У большинства живых организмов колебания светового режима в течение определенных временных промежутков может служить сигналом для реализации определенных стадий жизненного цикла. Реакции организмов на сезонные изменения длины дня называется фотопериодизмом.

Биотические факторы

Всю сумму воздействий, которые оказывают друг на друга живые существа, объединяют под названием биотические факторы среды.

Отношения типа хищник-жертва, паразит- хозяин

Эти отношения представляют собой прямые пищевые связи, при которых для одной взаимодействующей стороны (хищник, паразит) существуют положительные последствия, а для другой (жертва, хозяин) – отрицательные. Этот вид взаимоотношений позволяет регулировать численность организмов в сообществах.

Комменсализм (нахлебнече6ство)

Это форма взаимоотношений, при которых один вид использует другой без принесения ему вреда. Эти отношения способствуют более полному освоению среды и использованию пищевых ресурсов.

Амменсализм

Это отношения, при которых для одной из взаимодействующих сторон результаты отношений отрицательные, а для другой они не несут ни пользы ни вреда. Результатом таких отношений является регуляция численности, и они влияют на распределение и взаимный подбор видов в сообществах.

Мутуализм

Эти отношения приносят пользу для обеих взаимодействующих сторон. Мутуализм реализуется в природе в диапазоне от временных контактов до постоянного взаимовыгодного сожительства – симбиоза. Это один из важнейших видов взаимоотношений в природе. Он способствует рациональному использованию жизненного пространства.

Конкуренция

Это форма экологических отношений, которая отрицательно сказывается на обоих взаимодействующих партнерах. В конкурентные отношения вступают виды со сходными экологическими требованиями. Итогом конкурентных отношений может быть два варианта результатов:

1. Один из конкурирующих видов полностью вытесняет другой из сообщества. Обычно победителем в этой борьбе становится тот вид, который имеет хотя бы небольшое преимущество перед другими.

2. Один из конкурирующих видов меняет свои экологические требования. Это выражается в том, что один из видов занимает иную экологическую нишу.

Конкуренция наряду с мутуализмом является важнейшей формой отношений в живой природе. В процессе конкуренции происходит формирование структуры сообщества.

Нейтрализм

При этом виде взаимоотношений виды, обитающие на одной территории не испытывают ни отрицательных ни положительных последствий. Они просто являются компонентами одного биоценоза.

Популяции

Популяция - совокупность особей одного вида свободно скрещивающихся между собой и с особями других популяций денного вида и длительное время обитающих на общей территории.

При доминировании полового размножения постоянный обмен генами превращает популяцию в целостную генетическую структуру. При доминировании бесполого размножения популяция представляет собой систему клонов, в которой особи в основном связаны экологическими связями.

Численность популяции ограничена в основном ресурсами занимаемой территории. В популяции существуют механизмы, которые дают возможность поддерживать оптимальную численность в соответствии с имеющимися ресурсами. Этот процесс называется гомеостазом популяции.

В отличие от единичной особи популяция обладает специфическими свойствами, которые называются групповыми особенностями популяции. К ним относятся:

1. Численность – общее количество особей проживающих на территории популяции.

2. Плотность – среднее количество особей, приходящееся на единицу площади или объема занимаемого популяцией.

3. Рождаемость – количество особей появляющихся в популяции в единицу времени в результате размножения.

4. Смертность – количество особей погибающих в популяции в единицу времени.

5. Прирост популяции – разность меду рождаемостью и смертностью.

6. Темп роста – средний прирост за единицу времени.

Популяция имеет определенную организацию, которая носит приспособительный характер – структура популяции.

Возможность обмена особями между популяциями и свободное скрещивание особей различных популяций одного вида позволяют сохранить генетическое единство вида.

Выделяют несколько видов структуры популяции:

1. Половая структура популяции – соотношение особей различного пола в популяции.

2. Возрастная структура популяции – соотношение особей различного возраста в популяции.

3. Пространственная структура популяции – характер распределения особей по территории, занимаемой популяцией.

4. Этологическая структура популяции – система взаимоотношений между членами популяции (поведенческая структура).

Важнейшим показателем состояния популяции является ее численность. Все факторы, влияющие на численность популяции можно разделить на две группы:

1. Модифицирующие факторы – осуществляют изменения численности, но сами не испытывают влияния этих изменений (абиотические факторы, количество и качество корма, активность врагов и т. д.).

2. Регулирующие факторы – они не просто меняют численность, а сглаживают ее колебания, возвращая ее к оптимальному уровню.

Можно выделить три основных типа динамики численности популяции:

1. Изменение численности с небольшими колебаниями в течение года. Характерно для видов с выраженными механизмами внутрипопуляционного гомеостаза, большой продолжительностью жизни, низкой плодовитостью, развитой заботой о потомстве.

2. Сезонный тип динамики численности. Выражается в резком увеличении численности от весны к середине лета и последующим ее уменьшении к зиме. Характерна для видов дающих одно или несколько поколений в весенне-осенний период.

3. Многолетний тип динамики популяций со вспышками массового размножения. Характерно для популяций с быстрым оборотом генераций. При вспышках численность может возрастать в очень большое количество раз.

Большую роль в жизни популяций играет стабильность условий внешней среды. В зависимости от этого выделяют две стратегии адаптаций:

1. r – стратегия. Она характерна для организмов населяющих условия с малой стабильностью.

2. К – стратегия. Она характерна для организмов населяющих условия с высокой стабильностью.

Экосистема

Понятие экосистема было введено английским ученым А. Тенсли. Под экосистемой он рассматривает любую совокупность живых и неживых компонентов, в которой возможен круговорот вещества и энергии. Неживой компонент экосистемы называется биотопом. Совокупность всех живых организмов в экосистеме называется биоценозом. Совокупность растительного компонента биоценоза называется фитоценозом. Совокупность животных представленных в биоценозе называется зооценозом. Границы соседних экосистем перекрывают друг друга. В этих местах образуются переходные зоны, называемые экотонами.

Русский ученый В.Н. Сукачев предложил еще одно понятие для характеристики систем, обеспечивающих круговорот вещества и энергии - биогеоценоз. Но, если, экосистема рассматривает круговорот любого ранга, то биогеоценоз является территориальным понятием. Биогеоценоз – это территория суши, характеризующаяся определенными единицами растительного покрова. В отличие от биогеоценоза понятие экосистемы более широкое. Оно не зависит от размеров биотопа и биоценоза.

Биоценоз

Биоценозом называется совокупность совместно обитающих и взаимосвязанных организмов. Биоценоз является надорганизменной биосистемой, которая имеет определенные особенности:

1. Биоценозы всегда возникают из готовых частей, имеющихся в окружающей среде. Этим они отличаются от возникновения отдельного организма.

2. Части сообщества заменяемы, в отличие от частей организма.

3. В биоценозах проявляется антагонизм компонентов, в отличии от организма.

4. В основе биоценозов лежит регуляция численности одних видов другими.

5.Размеры надорганизменных систем определяются внешними причинами.

Каждый вид в структуре биоценоза занимает место с определенным комплексом биотических и абиотических факторов, которое называется экологической нишей. Прямые и косвенные межвидовые отношения, которые могут иметь значение для занятия организмом определенной экологической ниши, делятся на четыре типа:

1. Трофические связи. Возникают в том случае, когда один вид питается другим.

2. Топические связи. Это любые физические или химические изменения условий среды обитания одного вида, в результате жизнедеятельности другого.

3. Форические связи. Это участие одного вида в распространении другого.

4. Фабрические связи. Это использование одним видом для построения своих сооружений продуктов выделения, мертвых остатков или живых особей другого вида.

Сложность межвидовых отношений определяет место, где вид может преуспеть в структуре биоценоза. Это зависит от складывающихся для него условий физической среды. В распространении вида различают физиологический и синэкологический оптимум. Физиологический оптимум – это благоприятное для вида сочетание всех абиотических факторов, при котором возможны наиболее быстрые темпы роста и размножения. Синэкологический оптимум – это такое биотическое окружение, при котором вид испытывает наименьшее давление со стороны врагов и конкурентов, что позволяет ему успешно размножаться. Эти оптимумы не всегда совпадают.

Межвидовые связи, формирующие биоценоз, создают определенную структуру биоценозов, которая представляет собой закономерности и характер соотношения его частей. Выделяют несколько видов структур биоценозов:

1. Видовая структура биоценоза. Подразумевает разнообразие в нем видов и соотношение их численности или масса. Различают бедные и богатые видами биоценозы. Видовой состав биоценозов зависит от длительности его существования и истории каждого биоценоза. Виды, преобладающие по численности в биоценозах являются доминантными видами сообщества. Виды, которые своей жизнедеятельностью в наибольшей степени создают среду для всего сообщества, называются видами эдификаторами. Для оценки роли отдельного вида в структуре биоценоза используются следующие показатели:

1/Обилие вида – число особей данного вида на единицу площади или объема, занимаемого им пространства.

2/Частота встречаемости – равномерность или неравномерность распределения вида в биоценозе.

3/Степень доминирования – отношение числа особей данного вида, к общему числу особей рассматриваемого биоценоза.

Совокупность разнородных организмов, поселяющихся в теле или на теле особи какого либо определенного вида, носит название консорции.

2. Пространственная структура биоценоза. Определяется характером распределения компонентов биоценоза в пространстве. Вертикальное распределение организмов в биоценозе характеризуется понятием ярустности. Она определяется в основном характером распределения растительного компонента биоценоза. В вертикальном распределении организмов в структуре биоценоза выделяют подземную и надземную ярустность. Надземным ярусом является совокупность ассимилирующих органов растения. В лесных биоценозах насчитывается до 7 надземных ярусов. Подземным ярусом является совокупность зон всасывания корневой системы растительных организмов. Насчитывается до 4-х подземных ярусов.

Горизонтальное распределение организмов характеризуется мозаичностью. Мозаичность определяется неравномерностью условий биотопа.

3. Экологическая структура биоценоза. Она характеризуется определенным соотношением экологических групп организмов. Биоценозы со сходной экологической структурой биотопа могут иметь разный видовой состав. Это связано с тем, что сходные экологические ниши могут быть заняты сходными по экологическим требованиям видами. Такие виды, выполняющие одни и те же функции в сходных биоценозах, называются викарирующими.

В структуре цепей питания можно выделить три основные группы организмов, обеспечивающих круговорот вещества и энергии в биоценозах:

1. Продуценты – организмы, поставляющие органическое вещество в круговорот биоценоза, в процессе автотрофного питания. В основном они представлены различными видами растений. Процесс деятельности продуцентов в структуре биоценоза характеризуется показателем – валовая первичная продуктивность. Это количество органического вещества производимого продуцентами биоценоза в единицу времени.

2. Консументы – гетеротрофные организмы, потребляющие поступающее в биоценоз органическое вещество. Они представлены, в основном, животными организмами. В зависимости от характера потребляемых веществ Консументы бывают нескольких порядков (до семи). Процесс деятельности консументов в структуре биоценоза характеризуется показателем – валовая вторичная продуктивность. Это количество органического вещества производимого консументами биоценоза в единицу времени.

3. Редуценты – организмы, осуществляющие разложение отмерших органических веществ. Редуцентами в биоценозах в основном являются бактерии и грибы (сапрофиты). Процесс деятельности редуцентов характеризуется показателем – скорость минерализации. Это количество органического вещества, разлагаемого редуцентами в единицу времени.

Соотношение перемещения вещества и энергии в структуре биоценоза описывается закономерностью – правилом экологической пирамиды. В зависимости от показателя процесса перемещения вещества и энергии выделяют несколько видов экологических пирамид: пирамида продукции, пирамида чисел, пирамида биомассы и т. д. В структуре биоценоза механизм передачи энергии от одного организма к другому называется пищевыми связями. Ряды организмов, в которых происходит расходование начальной дозы поступающей энергии, называются цепями питания. Место каждого звена в цепи питания называется трофическим уровнем. При переходе от одного трофического уровня к другому потери энергии составляют около 90%. Трофические цепи, которые начинаются с фотосинтезирующих организмов, называются цепями выедания (пастбищные цепи, цепи потребления). Цепи, которые начинаются с отмерших остатков организмов, называются детритными цепями разложения.

Динамика биоценозов

Выделяют два основных вида изменений. которые происходят в сообществах:

1. Циклические изменения. Они отражают суточную, сезонную и многолетнюю периодичность изменения условий.

2. Поступательные изменения. Они отражают процесс смены одних сообществ другими.

Если поступательные изменения осуществляются по причине влияния внешних по отношению к сообществу факторов, то они называются экзогенетическими. Если такие изменения возникают в результате процессов, происходящих внутри сообщества, то они называются эндогенетическими.

Закономерный направленный процесс изменения сообщества в результате взаимодействия живых организмов между собой и окружающей их абиотической средой называется сукцессией. В процессе сукцессий на основе конкурентных взаимоотношений происходит постепенное формирование более устойчивых комбинаций видов в сообществе для конкретных абиотических условий. Последовательный ряд постепенно и закономерно сменяющих друг друга сообществ называется сукцессионной серией.

По месту реализации сукцессии делятся на две группы:

1/ первичные сукцессии – осуществляются на ранее не заселенных местах;

2/вторичные сукцессии – осуществляются на ранее заселенных местах (восстановительные смены).

В структуре первичной сукцессии выделяют следующие этапы:

1. Образование незаселенного организмами участка.

2. Переселение на него организмов и их зачатков.

3. Приживание организмов на данном участке.

4. Расселение организмов по участку и возникновение между ними конкурентных отношений.

5. Реализация сукцессионной серии.

6. Формирование климаксного сообщества.

Климаксное сообщество – это сообщество, у которого круговорот вещества и энергии имеет наиболее оптимальные параметры для данных климатических условий. Это наиболее устойчивое сообщество в конкретных условиях среды обитания, при постоянстве которых данное сообщество может функционировать неограниченное время. При смене условий климаксное сообщество вступает в новую сукцессионную серию и на занимаемом им месте возникает вторичная сукцессия.

Сукцессии в водоемах

Водные экосистемы при реализации сукцессионного процесса имеют некоторые особенности. Основной причиной их сукцессий является процесс эвтрофикации. Эвтрофикация – это такое обогащение экосистемы водоема органическим веществом, с переработкой которого не может справиться биоценоз водоема. Это не переработанное вещество накапливается в водоеме, изменяя состояние абиотической среды. В воем развитии водоем проходит три стадии:

1. Олиготрофная – характеризуется бедностью органическим веществом; высокой прозрачностью воды; близкая к нейтральной реакция среды; минерализация сульфатная или гидрокарбонатная; отсутствием донных отложений; большим количеством кислорода в придонном слое воды; высоким уровнем видового разнообразия организмов, но малым количеством особей каждого вида; чаще доминируют зеленые водоросли.

2. Эвтрофная – характеризуется процессом интенсивного обогащения органическим веществом; уменьшением прозрачности воды; формированием донных отложений; уменьшением количества кислорода в придонном слое воды; щелочная реакция среды; минерализация гидрокарбонатная или карбонатная; снижением уровня видового разнообразия организмов, увеличением количества особей каждого вида; чаще доминируют цианобактерии. Для таких водоемов характерно регулярное явление «цветения воды».

3. Дистрофная – характеризуется большим количеством частичек не переработанного органического вещества – детрита, которое присутствует в виде взвеси в толще воды; малой прозрачностью воды; большим количеством донных отложений; низкая насыщенность воды кислородом; минерализация сульфатная; низкое видовое разнообразие и малое количество представителей каждого вида.

Естественный процесс эвтрофикации реализуется в течение длительного времени (десятки и сотни тысяч лет) и приводит к накоплению полезных ископаемых в виде торфа, нефти, каменного угля и т.д.

В настоящее время в результате деятельности человека наблюдается процесс антропогенной эвтрофикации. Он ускоряет сукцессию биоценоза водоема, и он реализуется за несколько десятков лет. Антропогенная эвтрофикация связана с тем, что в водоем попадают фосфаты и нитраты с сельскохозяйственных угодий. Это способствует бурному размножению одноклеточных водорослей. Причем, размножается не только та часть водорослей, которая потребляется биоценозом водоема, но и та, которая не потребляется. Их отмирание приводит к быстрому обогащению водной экосистемы органическим веществом и переходу водоема из олиготрофного в дистрофное состояние.

Результатами антропогенной эвтрофикации являются:

1/ зарастание водоемов;

2/ ухудшение условий судоходства;

3/ исчезновение ценных пород рыб;

4/ ухудшение промышленных и потребительских свойств воды.

Биосфера

Учение о биосфере было создано русским ученым В.И. Вернадским. Биосферой он называл ту область нашей планеты, в которой существовала или существует жизнь и, которая подвергалась или подвергается воздействию живых организмов. Биосфера представляет собой самую крупную экосистему на Земле. Всю совокупность организмов населяющих биосферу В.И. Вернадский назвал живым веществом.

Жизнь на Земле в вертикальном направлении распространена во всех трех оболочках: литосфере, гидросфере и атмосфере. В литосфере жизнь проникает на глубину 4 км, в гидросфере – 11 км, в атмосфере – 20-22 км. Ограничение глубины проникновения жизни в литосфере связано с температурным режимом, который на глубине 1,5 км уже превышает +100 ºС. Ограничение проникновения жизни в атмосферу связано с губительным действием ультрафиолетового излучения. На высоте 25-27 км большая часть ультрафиолетового излучения поглощается слоем озона (озоновый экран). Основная часть живых существ в атмосфере сосредоточена в слое 1 – 1,5 км.

На поверхности суши биомасса живого вещества уменьшается от экватора к полюсам. В гидросфере наибольшее количество живого вещества сосредоточено в верхней пленке воды, в прибрежных зонах и на дне. Центральная часть гидросферы бедна живыми организмами. Наибольшее количество живого вещества наблюдается на границах раздела основных сред. Крупные экологические подразделения, соответствующие основным типам ландшафтов, называются биомами. Места наибольшей концентрации организмов в биосфере В.И. Вернадский назвал «пленками жизни».

В структуре биосферы, как и в любой экосистеме, осуществляется круговорот веществ, который называется глобальным круговоротом. Он формируется из двух взаимосвязанных круговоротов:

1. Геологический круговорот. Это круговорот между океаном и сушей. В структуре этого круговорота наибольшее значение имеет круговорот воды между океаном и сушей. Он осуществляет наиболее массовое перемещение веществ в структуре биосферы.

2. Биологический круговорот. Это круговорот, в котором участвуют живые организмы. Он характеризуется следующими показателями:

1.Емкость биологического круговорота – количество химических элементов, находящихся одновременно в составе живого вещества в данной экосистеме.

2. Скорость биологического круговорота – количество живого вещества, образующегося и разлагающегося в единицу времени. На суше скорость биологического круговорота составляет годы и десятки лет, в водных экосистемах – несколько дней или недель.

В процессе этого круговорота живые организмы оказывают различные виды влияний на компоненты биосферы. Эти влияния можно представить в виде четырех направлений:

1. Преобразующая функция живого вещества.

2. Концентрационная функция живого вещества.

3. Окислительно-восстановительная функция живого вещества.

4. Газовая.

В процессе деятельности живых организмов происходит биогенная миграция атомов в биосфере.

Стабильность биосферы основывается на высоком разнообразии живых организмов, которые вступают во взаимодействие между собой и с компонентами неживой природы, формируя сложную систему. В этой системе существуют сложные обратные связи и зависимости, которые позволяют сохранять структурное и функциональное состояние биосферы. Исследования показывают, что за последние 600 млн. лет характер основных круговоротов на Земле существенно не изменился. Однако, стабильность биосферы имеет определенные пределы. Деятельность человека может привести к ее разрушению.

Появление человека и дальнейшая его эволюция привела к тому, что деятельность человека принимает постепенно планетарные масштабы и выходит за пределы планеты в космическое пространство. Для характеристики меняющейся роли биосферы в свете происходящих антропогенных изменений, В.И. Вернадский новый термин – ноосфера (сфера разума). Под ноосферой понимают ту часть планеты и космического пространства, которая затронута антропогенной деятельностью.

Формированием принципов взаимодействия человека и природы занимается наука – охрана природы. Существует несколько правил, которыми руководствуется охрана природы при разработке своих рекомендаций:

1. Все явления природы имеют множественное значение и должны оцениваться со всех точек зрения.

2. Правило региональности. Необходим строгий учет местных условий при охране и использовании каждого природного ресурса.

3. Правило охраны одного посредством другого.

Основным принципом охраны природы является охрана в процессе использования.

Выделяют следующие виды объектов охраны:

1. Ботанические. Они делятся на две группы:

а/ флористические – объединяют редкие виды растений;

б/фитоценотические – объединяют различные виды растительных сообществ.

2. Зоологические. Они делятся на две группы:

а/ фаунистические – объединяют редкие виды животных;

б/ зооценотические – объединяют скопления и сообщества животных.

3. Геологические – уникальные образования литосферы.

4. Гидрологические – различные виды водоемов.

5. Рекреационные – места отдыха людей.

6.Комплексные – природные объекты и природные территории, имеющие разностороннюю ценность.

Выделяют следующие формы охраны природных объектов:

1. Заповедники - территории, типичные или уникальные для данной ландшафтной зоны со всей совокупностью их компонентов, образованные с целью сохранения их в естественном состоянии и навечно изъятые из хозяйственной деятельности. Выделяют два типа заповедников:

а/ реликтовые заповедники - служат для сохранения типичного для конкретного региона природного сообщества;

б/ биосферные заповедники – в них проводится мониторинг за антропогенными изменениями природной среды.

2. Заказники – территории с ограниченным хозяйственным использованием, выделяемые с целью сохранения, воспроизводства и восстановления одного или нескольких компонентов природы.

3. Природные национальные парки – обширные территории, изымаемые из хозяйственной деятельности, образуемые для сохранения природных комплексов, и используемые в рекреационных, просветительных, научных и культурных целях.

4. Памятники природы – уникальные или типичные природные урочища или отдельные объекты, ценные в научном, культурно-познавательном или оздоровительном отношениях, на территории которых запрещена всякая деятельность, угрожающая их сохранности.

5. Охранная зона – территория с ограниченным хозяйственным использованием, непосредственно примыкающая к природному объекту, служащая для смягчения неблагоприятных антропогенных воздействий.

6. Природоохранные зоны щадящего режима – обширные территории, предназначенные для обеспечения сохранности ценных природных комплексов с традиционным или ограниченным хозяйственным использованием.