Контрольная работа по "Экологии"

Человек, воздействуя на какой-либо один компонент природы, например, вырубая деревья, тем самым влияет на весь биогеоценоз леса, нарушая происходящий в нем круговорот веществ, без которого количество питательных веществ и энергии быстро иссякнет.

В процессе управления природопользованием  часто бывает важно правильно  установить границы экологических  систем.

Например, в экосистему реки входит не только она сама, но и весь бассейн ее водосбора или стока. Поэтому деятельность, направленная на охрану реки от обмеления и загрязнения, должна распространяться на охрану верховых болот, мелких притоков, прибрежной растительности и др.

Чем же определяются границы  и многообразие экосистем? Почему в  разных регионах они так сильно отличаются по составу и богатству видов? В результате чего видовое богатство высших растений, например, на арктических островах не превышает 50-100 видов на 100 км³, а в тропиках на такой же площади можно обнаружить более 1000 видов.

Это связано, во-первых, с действием лимитирующих факторов, прежде всего климатических, определяющих, какие именно виды лучше всего приспособлены к существованию в тех или иных условиях, а во-вторых, с действием принципа эколого-географического максимума видов. Согласно этому принципу для нормального функционирования любой экосистемы в ней должно существовать столько и таких видов, сколько и каких необходимо для максимального использования приходящей энергии и обеспечения круговорота веществ.

В свою очередь, климатические факторы (прежде всего температура и влажность), количество приходящей энергии тесно связаны с территориальным размещением экосистем, близостью к полюсам или экватору, с рельефом местности. Специфика климатических условий и определяет развитие того или иного биома, т. е. крупного экосистемного подразделения в пределах той или иной природно-климатической зоны. Обычно выделяют такие биомы, как леса умеренного пояса, степи, пустыни, хвойные леса, тундры, саванны и тропические леса. В областях контакта двух биомов образуются переходные полосы — лесотундра, полупустыни и т. д. В таких зонах животные и растения обоих биомов переплетаются и находятся на пределе своих приспособительных возможностей. Поэтому человек должен быть особенно осторожен в своей деятельности в этих районах,

Все процессы, происходящие в биосфере в целом и в каждом живом организме в отдельности, даже мыслительные, связаны с движением  атомов и молекул, а для движения нужна энергия.

Определяющей характеристикой  жизни как особой формы существования  материи является обмен веществ. Обмен веществ отдельных организмов с окружающей их средой в процессе дыхания, питания, различных выделений, или — в более общем виде — круговорот веществ в экосистемах, возможен лишь в процессе использования  и передачи энергии. Поток солнечной  энергии преобразуется растениями-продуцентами в процессе фотосинтеза в энергию химических связей, которая последовательно переходит с пищей от растений к растительноядным животным, т. е. консументам первого порядка, от них — к консументам второго и более высоких порядков, а также по мере гибели организмов или выделения ими отбросов — к редуцентам.

Если человек полностью  убирает с полей все части  растений, не только колос, но и стебли с листьями, чтобы отдать их скоту  или предотвратить распространение  вредителей, то тем самым он лишает энергии и обрекает на гибель микроорганизмы почвы, способствующие восстановлению ее плодородия, и ему придется расплачиваться за это дополнительными затратами  энергии на производство и внесение удобрений.

Длина пищевой, трофической, цепи (т.е. ряда организмов, каждое предыдущее звено которого служит пищей следующему), являющейся одновременно цепью передачи энергии, не может быть слишком большой. Она, как правило, не превышает пяти — семи уровней, так как питаться «свободной» солнечной энергией могут только продуценты, составляющие первый трофический уровень. На всех остальных уровнях – травоядные, первичные хищники, вторичные хищники — идет расход этой первоначально накопленной энергии на поддержание обменных процессов, и каждому последующему трофическому уровню достается всё меньше и меньше, тем более что значительная часть энергии, согласно второму началу термодинамики, стремится безвозвратно рассеяться в окружающей среде в виде тепла. Поэтому общая масса живого вещества представителей каждого последующего пищевого звена (за исключением редуцентов, которые «вклиниваются» во все звенья), как правило, резко уменьшается, образуя так называемую пищевую (энергетическую) пирамиду.

Каждой экосистеме и всем организмам в ней необходим постоянный и достаточный приток энергии для поддержания достаточно сложных внутренних связей, без чего невозможно противостоять энтропии, т.е. стремлению энергии перейти не в полезную для организма работу по обмену веществ (или круговороту веществ в экосистеме), а в тепло и рассеяться в пространстве. Вся саморегуляция систем, включая процесс экологического дублирования, направлена на обеспечение нормального прохождения энергии по всей пищевой цепи.

Нарушение способности саморегуляции за счет частых или резких внешних воздействий приводит к усилению энтропии вплоть до деградации природы. Так, увеличение загрязнения атмосферы промышленными выбросами затрудняет усвоение солнечной энергии растениями, так как пылью «забиваются» их устьица, через которые происходит питание и газообмен. В результате уменьшается количество пищи, а следовательно, и энергии, поступающей всем другим живым организмам, как растительноядным, так и хищникам. В итоге все большее их количество не может противостоять энтропии и погибает. При определенных размерах этого процесса и вся система может погибнуть.

Хуже всего приспособлены  к саморегуляции сельскохозяйственные системы, созданные человеком, — агроценозы. В них — искусственный отбор ведется так, чтобы максимально увеличить продуктивность тех частей растения, который нужны человеку, но достигается это за счет уменьшения «вспомогательных» частей, обеспечивающих растению устойчивость к неблагоприятным внешним воздействиям (к засухе, вредителям, болезням), например, увеличение колоса в ущерб стеблю, листьям и корням. Соответственно и животные генетически отобраны так, чтобы тратить максимальное количество энергии на выработку полезной для человека продукции — молока, яиц и др., а не на добычу пищи и защиту от врагов и болезней. В этом случае человек вынужден взять на себя многие функции, требующие энергетических затрат: вспашка земли, полив, прополка, борьба с вредителями и болезнями, удобрение и сбалансированное полноценное питание и т.д. Если не учитывать потребность культурных растений и домашних животных в дополнительном притоке энергии, то использование сортов растений или пород животных, рассчитанных на интенсивное ведение хозяйства, без обеспечения достаточного им ухода, в конечном счете даст значительно меньший результат, чем использование менее урожайных или продуктивных, но более «самостоятельных» сортов растений и пород животных. Таким образом, селекционная работа должна вестись в полном соответствии с энергетическими возможностями того или иного хозяйства.

Число консументов, которые могут прожить при определенном выходе первичной продукции, зависит от длины пищевой цепи, так как переход к каждому следующему звену уменьшает доступную энергию в десятки раз.

Список литературы:

1. Т.А. Демина. Экология, природопользование, охрана окружающей среды. М.: Аспект Пресс, 2000.
2. Н. И. Николайкин, Н. Е. Николайкина, О. П. Мелехова. Экология. М.: Дрофа, 2004.
3. Н.Ю. Круглова. Хозяйственное право. М.: Издательство РДЛ, 2001.