Экосистемы. Экологическая ниша

Вследствие биологического круговорота разнообразные формы жизни влияют на окружающую среду, организуют ее химический состав, изменяют рельеф местности и микроклиматические условия. Зоны, в которых осуществляется биогенный круговорот, называются экологическими системами (экосистемами ). Еще в конце XIX в. учёный В. Докучаев придавал особое значение представлению о биоценозе как сообществе живых организмов, существующих на некоторые местности. Это понятие было расширено до биогеоценоза в 1944 г. В.Н. Сукачевым. Биогеоценоз отличается от экосистемы определенностью своего объема. Экосистема может охватывать пространство любой протяженности, а биогеоценоз – определенный участок территории. Они представляют собой однородные участки земной поверхности с установившимися составами живых существ (биоценозов) и косных компонентов (почв, приземных слоев атмосферы, солнечной энергии), находящихся во взаимодействии. Последнее связано с обменом веществ и энергии. Вся совокупность биогеоценозов, имеющихся на Земле и осуществляющих биогенный круговорот веществ, составляет биосферу в целом.

Экологическая ниша. Популяции, то есть группа особей одного биологического вида, занимает в биогеоценозе свою экологическую нишу, которая определяет все условия бытия вида в экосистеме: 1) пространственное местоположение; 2) трофический (пищевой) статус, то есть что или кого он ест, и кто его ест; 3) наличие симбионтов, то есть «дружественных» видов, сосуществование с которыми помогает добывать пищу или защищаться от врагов; 4) конкурентные отношения с другими видами из-за пищи или мест обитания; 5) положение относительно других условий существования (водные ресурсы, охотничьи «угодья» и т.д.).

В пределах биогеоценоза можно говорить о потенциальной и реальной экологических нишах. Первая – это ниша, которую вид может занять в экосистеме при отсутствии какой-либо конкуренции. Вторая – это те ресурсы, доступ к которым он реально имеет в условиях конкуренции с другими видами. Максимальный размер популяции способен неопределенно долго существовать в экосистеме. Иногда называют емкостью экосистемы для данного вида.

На каждую популяцию в биогеоценозе влияет огромное число факторов. Прежде всего, это абиотические, то есть не зависящие от живых организмов: температура, количество осадков, уровень инсоляции (количество солнечного света), соленость воды в водоемах, питательные вещества. К биотическим факторам относятся пищевые ресурсы, взаимоотношения с другими видами и, наконец, размеры самой популяции.

Взаимосвязь биогеоценозов обеспечивает устойчивость жизненных процессов на планете в целом. Эта гарантия обеспечивается также тем, что различных биогеоценозов много: если где-то на Земле произойдет какой-то катаклизм (извержение вулкана, опускание земной коры, наступление/отступление моря, геологический сдвиг, похолодание и т.п.), то другие биогеоценозы поддержат существование жизни и со временем восстановят равновесие. Например, после того как на острове Кракатау в результате извержения вулкана в 1883 году было полностью уничтожено все живое, через полвека жизнь на острове восстановилась.

Экосистема – это совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом. Данная система представляет собой единый природный комплекс, состоящий их определенных групп живых существ (биоценозов) и сферы их обитания (экотопов).

В основе организации и функционирования экосистем лежит взаимовлияние живой и неживой природы. Главной артерией жизни в экологической системе является трофическая цепь (от греч. trofe – питаюсь) – последовательная передача вещества и эквивалентной ему энергии от одних организмов к другим. Примером подобной цепи может быть следующая органическая связь: береза бородавчатая – тля – божьи коровки – насекомоядные птицы – хищные птицы.

Основные экосистемы: 1) микроэкосистемы (ствол гниющего дерева);

2) макроэкосистемы (континент, океан); 3) мезоэкосистемы (лес, пруд, озеро); 4) глобальная экосистема (биосфера Земли). К природным экосистемам относятся:1) наземные - тундра, тайга, степи, пустыни, саванны и др.; 2) пресноводные - лотические (текущая вода - реки, ручьи и др.); лентические (стоячая вода - озера, пруды, водохранилища); заболоченные угодья-болота, болотистые леса; 3) морские - открытый океан, прибрежные воды, глубоководные зоны мирового океана, эстуарии(бухты, устья рек), районы апвеллинга (рыболоводства).

Признаком устойчивой экосистемы является стабильность определенных характеристик. Так, например, устойчивая экосистема Земля имеет постоянную массу и неменяющуюся среднюю температуру.

Воздействие человека на экосистемы. Практически все экосистемы в той или иной степени испытали огромные воздействия человека, которые могут иметь как положительное, так и отрицательное значения. Подобно растениям и животным, человек является составным элементом окружающих его экосистем. Насколько сильно он зависит от своей естественной среды, показывают следующие цифры: без воздуха человек может прожить около 3 минут, без воды – 3 дня, без пищи – не многим более 30 дней. Значительная часть континентальных экосистем города и индустриальные регионы, сельхозугодья, лесопосадки целенаправленно и искусственно организованы людьми. Такие экосистемы называют антропогенными (созданными человеком) в отличие от природных экосистем, на которые субъект влияет непреднамеренно.

Негативное воздействие человека на природные экосистемы может проявляться следующим образом:

1. Уничтожение отдельных членов экосистемы, что может лишить других ее членов возможностей существования. Например, уничтожение насекомых приводит к тому, что некоторые рыбы и птицы остаются без своей пищи.

2. Загрязнение природы вредными и токсичными веществами. Эти вещества (например, отбросы, выхлопные газы, радиоактивные вещества, неочищенные сточные воды), попав в экосистему, не исчезают бесследно. Даже низкие их концентрации, действуя долгое время, могут повредить человеку, животным и растениям.

3. Загрязнение теплом. Тепловые отходы от работы систем охлаждения ТЭС и АЭС, которые попадают в реки, приводят к тому, что в реках повышается среднегодовая температура. Тепловое загрязнение речных артерий приводит к следующим отрицательным эффектам для водных экосистем: обычная флора заменяется сине-зелеными водорослями, т.е. водоем «цветет»; при повышении температуры воды животным нужно больше кислорода, а его способность растворяться в теплой воде понижена.

Все эти негативные воздействия человека на природные экосистемы приводят к нарушению природного равновесия, уничтожению многих видов растений и животных и другим необратимым последствиям.

Под экологической катастрофой следует понимать переход системы из одного устойчивого состояния в другое. Например, повышение средней температуры Земли может привести к таянию полярных льдов, опустыниванию почв, вымиранию определенных видов флоры и фауну, может быть. Даже к гибели человечества. Экологические катастрофы могут иметь различные уровни – от локальных (гибель леса, осушения моря и т.д.) до глобальных (в масштабах Земли, Солнечной системы, Галактики и даже Вселенной).

Человечество в процессе жизнедеятельности безусловно влияет на различные экосистемы. Примерами таких, чаще всего опасных, воздействий является вырубание лесов, поворот течения рек, уничтожение озонового слоя, сброс отходов в окружающую среду, осушение болот. Тем самым человек разрушает сложившиеся связи в устойчивой системе, что может привести к экологической катастрофе.

Список причин, способных привести к глобальным экологическим катастрофам.

1. «Озонные дыры».

2. Глобальное потепление, сдвиг климатических зон.

3. Радиоактивные отходы.

4. Загрязнение окружающей среды.

5. Эрозия и сокращение площадей плодородных почв.

6. Демографический взрыв.

7. Истощение невозобновляемых минеральных ресурсов.

8. Энергетический кризис.

9. Резкий рост числа ранее неизвестных и зачастую неизлечимых болезней.

10. Недостаток продуктов питания.

11. Истощение ресурсов мирового океана и его загрязнение.

Большую опасность несет и строительство водохранилищ. Огромные массы воды, специально собранные человеком в одном месте, давит на земную твердь, заставляя смещаться подземные слои. В результате этих движений в районах крупных искусственных озер возникают землетрясения. В Греции или в Индии эти рукотворные землетрясения имели катастрофические последствия.

Регулярно происходят разливы нефтесодержащих веществ в мировой океан, что практически в каждом случае становится серьезной экологической катастрофой. Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных вод - все это обусловливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн. т. нефти. Большие нефтяные массы поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками.

 

Глава II

ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ

 

Основы начала природопользования заложены в окружающей среде. Однако если экология рассматривает закономерности взаимодействия любого биологического вида (в том числе и человека) со средой, то природопользование - только человека. Для такого взаимодействия, с одной стороны, существуют общие закономерности, с другой стороны, взаимодействие людей и природы имеет свою специфику. Так, в природе действуют объективные законы, которые человеку изменить не под силу, в обществе законы устанавливаются по воле людей. Изучение особенностей взаимоотношений человека со средой обитания невозможно без усвоения основ экологии и общих экологических законов. Под средой обитания следует понимать не только природную среду, но и искусственно созданную людьми физическую среду (города, промышленность, транспорт и т.д.).

Поэтому следует разграничивать два понятия: окружающая природная среда и окружающая среда. Причём природная среда - это лишь часть окружающей человека среды его обитания. Система «человек – окружающая среда» - очень сложная поликомпонентная организация, включающая человека (организм, личность, общество) и окружающую среду в историческом процессе их взаимодействия.

В общем смысле под природопользованием понимается удовлетворение потребностей человека за счёт окружающей природной среды. Земля – благодатная планета с огромными и разнообразными природными ресурсами. Основная масса проблем, с которой сталкивается человечество, связана с нехваткой ресурсов как таковых, с их неразумной и неэффективной эксплуатацией. При использовании природных ресурсов человек оказывает на окружающую среду определенное негативное воздействие, изменяя не только ее качества, но вместе с тем и условия своего существования. Таким образом, актуальным направлением, которое формируется в процессе взаимодействия человеческого общества и природы, является охрана окружающей природной среды.

Природопользование — теория и практика рационального использования человеком природных ресурсов. Существует два типа природопользования: 1)рациональное; 2)нерациональное.

Рациональное — это система деятельности, призванная обеспечить экономное использование природных ресурсов и их воспроизводство с учетом перспективных интересов развивающегося народного хозяйства, сохранения здоровья людей.

Нерациональное ведет к исчерпанию природных ресурсов, подрыву восстановительных сил биосферы, то есть это система деятельности, не обеспечивающая сохранения природно-ресурсного потенциала природы.

Основные принципы рационального природопользования: 1) изучение, то есть учет и оценка, прогноз развития, разработка системы управления и использования; 2) охрана — обеспечение качества за счет поддержания продуктивности (воспроизводства); 3) освоение подразумеваетэффективность за счет комплексности и экономичности добычи и переработки; 4) улучшение и оптимизация за счет обогащения (количественного и качественного).

ОХРАНА ПРИРОДЫ

Охрана природы - система мероприятий (технологических, экономических, административно-правовых, международных и др.), обеспечивающих возможность сберечь ресурсо-и средовоспроизводящие функции природы и сохранение её невозобновимых ресурсов.

Существуют наиболее важные проблемы охраны природы: 1)охрана атмосферы и вод от загрязнения вредными веществами; 2) сохранение экосистем и ландшафтов; 3)борьба с шумом; 4)охрана недр и рациональное использование естественных ресурсов; 5)обеспечение радиационной безопасности.

Охраняемые природные территории — это земли, в пределах которых обеспечиваются охрана от традиционного хозяйственного использования и поддержание их естественного состояния для сохранения экологического равновесия, а также в научных, учебно-просветительных, культурно-эстетических целях. В настоящее время в мире насчитывается более 3000 охраняемых природных территорий, что составляет около 3% площади суши. Лидерами являются Новая Зеландия –16% и Австрия –15%.

Типы охраняемых природных территорий:

1. Заповедники — особо охраняемые территории, полностью исключены из любой хозяйственной деятельности (включая туризм). В мире существует свыше 2000 заповедников. В России существует свыше 90 заповедников, что составляет коло 1% территории страны. Площадь заповедной зоны должна быть, как правило, не менее 400 тысяч гектаров. Основное назначение заповедников – служить очагами восстановления популяций редких и исчезающих видов. Другая их функция – научные исследования и наблюдения за живыми организмами в их естественной среде обитания.

2. Биосферные заповедники — охраняемые, эталонные участки биосферы в различных географических зонах Земли. Задачей биосферных заповедников является сохранение не только биоты, но и определенного ландшафта в целом. Всего в мире около 300 подобных заповедников, из них более 10 расположены в России, в том числе и Северо-Кавказский биосферный заповедник. Наблюдения в заповедных природных зонах проводятся по единой международной программе, составленной в ЮНЕСКО. Это обеспечивает сравнимость результатов, получаемых учеными разных стран.

3. Национальные парки обеспечиваютсохранение природы в оздоровительных и эстетических целях, в интересах науки, культуры и просвещения. Национальные парки отличаются от заповедников тем, что они открыты для свободного посещения. Там могут быть выделены заповедные зоны, а на остальной территории прокладываются туристические тропы и оборудуются места для стоянок. Сейчас в мире существует более 1000 национальных парков. Россия содержит около 30 национальных парков общей площадью 6,4 млн. га. В течение ближайших 10 лет планируется утроить эту площадь. Крупнейший национальный парк Европы «Валдайский» расположен между Москвой и Санкт-Петербургом на площади около 160 тыс. га.

4. Природные парки — охраняемые природные ландшафты для туризма и отдыха.

5. Заказники созданы для обеспечения охраны ценных объектов природы, здесьзапрещены отдельные виды и формы хозяйственной деятельности человека. В России существует более 1500 заказников (3% от всей территории страны).

6. Резерваты — сохранение природных экосистем для различного назначения (лесные, зоологические, биологические и др.), выполняющие функции заказников и заповедников.

7. Памятники природы имеют научное, историческое, культурно-эстетическое значение (водопады, вековые деревья и пр.). В настоящее время в России охраняется более 8000 памятников природы.

8. Памятники всемирного наследия находятся под охраной ЮНЕСКО, сейчас их около 500 (Великая Китайская стена, Акрополь в Афинах, пирамиды в Гизе, Беловежский национальный парк, Кремль, Собор Василия Блаженного в Москве и др.).

9. Заповедно-охотничьи хозяйства служатинтенсивному воспроизводству дичи, проведению строго регулируемых и научных исследований.

Основные типы природных ресурсов. 1. Ресурсы природные (естественные) — важнейшие компоненты окружающей среды, используемые для создания материальных и культурных потребностей общества (ресурсы животного мира, земельные, лесные, водные и др.).

2. Неисчерпаемые — количественно неисчерпаемая часть природных ресурсов (солнечная энергия, ветер, приливы и отливы, текущая вода).

3. Исчерпаемые — ресурсы, количество которых неуклонно уменьшается. Они могут быть истощены как потому, что не восполняются в результате природных процессов (железо, медь, алюминий и др.), так и потому, что их запасы восполняются медленнее, чем происходит их потребление (нефть, уголь).

4. Ресурсы рекреационные — это ресурсы, обеспечивающие отдых и восстановление здоровья, трудоспособности человека.

5. Ресурсы эстетические — сочетание природных факторов, положительно воздействующих на духовные богатства людей.