Энергетические ресурсы и энергия в экосистемах

 

 

4.1. Понятие энергетических ресурсов

 

Основным источником энергии в биосфере Земли является Солнце. Солнечной энергии поступает к Земле в 100 тысяч раз больше энергии, которую получают на Земле от всех источников энергии вместе взятых.

В настоящее время человечество расходует в основном невозобновляемые энергетические ресурсы, причем основную долю из них составляет химическое топливо.

ТОПЛИВОМ называется вещество, используемое для получения тепловой энергии.

 

 

4.2. Энергия в экологических системах

 

Известно, что “энергия может переходить из одной формы в другую, но она не исчезает и не создается заново” - это первый закон термодинамики.

Таким образом, на современном уровне знаний энергия, вещество и информация не меняются. Меняется упорядоченность. Степенью беспорядка считается ЭНТРОПИЯ.

Второй закон термодинамики показывает, что идет процесс уменьшения порядка - растет беспорядок, если этому не мешать. Все стремится к абсолютному беспорядку - это называется законом НЕУБЫВАНИЯ ЭНТРОПИИ.

Если человек разжигает костер или использует химическое топливо для получения энергии - он повышает ЭНТРОПИЮ системы.

Экосистема включает в себя живое и неживое вещество. Живое вещество увеличивает упорядоченность, противодействует ХАОСУ. Полный беспорядок, хаос наступит тогда, когда вся энергия будет превращена в тепловую энергия, и эта тепловая энергия будет равномерно рассеяна во всем пространстве.

Как уже говорилось, первоначальной энергией является энергия Солнца. Большую часть энергии, благодаря которой существует наша экосистема - БИОСФЕРА ЗЕМЛИ - это энергия, приходящая к нам от Солнца. Причем через биосферу с пользой и отдачей проходит очень малое количество этой энергии. Например, если принять всю энергию, поступающую от Солнца за 100 %, то из нее усваивается растениями только 2 %, а 98 % - рассеивается в виде тепловой энергии и, таким образом, теряет упорядоченность и повышает энтропию.

Эти 2 % энергии, усвоенные зелеными растениями, далее расходуются по пищевой цепочке. При переходе от продуцента к консументу и т.д. большая часть энергии также рассеивается. Поэтому широкое основание экологической пирамиды по мере перехода от одного трофического уровня к другому сходит на нет на вершине пирамиды.

Для характеристики стремительности уменьшения количества энергии в экологической пирамиде используется понятие КАЧЕСТВА ЭНЕРГИИ.

КАЧЕСТВО ЭНЕРГИИ В ЭКОСИСТЕМЕ определяется тем количеством энергии определенного типа, которая затрачивается на получение энергии данного типа (данного трофического уровня).

На сколько уменьшается количество энергии, на столько увеличивается ее качество.

В разных экосистемах трофические уровни могут существенно отличаться. Эффективность по увеличению качества энергии у экосистем также будет разная.

Для характеристики отношения между трофическими уровнями, а также при оценках отношений внутри трофических уровней используется понятие ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ.

1. По отношению между трофическими уровнями различают следующие понятия:

1.1. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПОГЛОЩЕНИЯ ЭНЕРГИИ ТРОФИЧЕСКИМ УРОВНЕМ - это отношение энергии, поступившей на данный уровень к таковой на предыдущем уровне.

1.2. ЭФФЕКТИВНОСТЬ АССИМИЛЯЦИИ ТРОФИЧЕСКОГО УРОВНЯ - аналогичное указанному выше отношение ассимиляций.

1.3. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОДУКЦИИ ТРОФИЧЕСКОГО УРОВНЯ - это отношение продукции биомассы на данном уровне к таковому на предыдущем уровне.

1.4. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ - это отношение энергии, поступающей на данный уровень,к продукции биомассы на предыдущем уровне (или отношение ассимиляции на данном уровне к продукции биомассы на предыдущем трофическом уровне).

2. Для оценок в пределах одного трофического уровня различают следующие понятия:

2.1.ЭФФЕКТИВНОСТЬ РОСТА ТКАНЕЙ ИЛИ ПРОДУКЦИИ- это отношение продукции биомассы к ассимиляции (на одном и том же уровне).

2.2.ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РОСТА - это отношение продукции биомассы к поступлению энергии на одном и том же уровне.

2.3.ЭФФЕКТИВНОСТЬ АССИМИЛЯЦИИ - это отношение ассимиляции к поступлению энергии на одном и том же уровне.

Например, важно не использовать энергию высокого качества там, где можно обойтись энергией более низкого качества (солнечная энергия вместо энергии горения химического топлива).

 

Тема3: ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ (Смотри контрольные вопросы)

ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА

 

 

ВВЕДЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

 

Целостность, постоянство и расселение человеческих основаны на непрерывном взаимодействии с окружающей средой - непрерывном обмене веществами и энергией. Благодаря этому группа получает необходимые вещества и создает условия для своего существования.

Экология в широком смысле означает динамическую связь сообщества со средой, в которой оно находится.

Приспособления, необходимые для успешного существования в определенных условиях называются АДАПТАЦИЯМИ.

Приспособляемость - свойство не только каждого из индивидуумов, образующих группу, но и всей группы в целом.

Экологическое взаимодействие осуществляется по следующей схеме:

· биологические процессы влияют на жизнедеятельность и формирование членов группы (сообщества),

· сообщество инициирует небиологические процессы, которые могут рассматриваться как реакции со стороны группы (культурные, технические, общественные).

Адаптация может рассматриваться:

с одной стороны, как изменение физиологических и социальных функций (для удовлетворения требований кору жующей Среды), с другойстороны, как изменение компонентов среды (для удовлетворения требований организма).

 

 

СРЕДА (обитания) - комплекс окружающих условий, в которых находится сообщество. К компонентам среды относятся:

 

· особенности рельефа,

· климат,

· средства сообщения,

· растительный и животный мир и др.

Таким образом, ЭКОСИСТЕМУ можно определить как комплекс, состоящий из определенной группы живых существ и среды, в которой эта группа существует.

Под ЭКОЛОГИЕЙ ЧЕЛОВЕКА следует понимать экологию всей экосистемы в целом, рассматриваемой с точки зрения, которую в ней играет “человеческая компонента”.

Экосистема - арена “борьбы за существование”, в которой успех зависит от эффективности адаптаций и в которой действует естественный отбор.

Процессы экологической адаптации протекают в двух направлениях:

1.вызывая биохимические изменения в организме человека, которые обусловлены требованиями среды или возникают в процессе воздействия человека на среду (они определяются индивидуальными реакциями и реакциями всей группы в целом).

2. вызывая биологические реакции, специфические для данного индивидуума.

Эти процессы характеризуют взаимодействие организма со средой.

 

Первое направление обусловлено требованиями среды или воздействием человека на среду. Оно в свою очередь делится на:

· индивидуальные реакции мужчины, женщины или ребенка. Этими вопросами занимается АУТЭКОЛОГИЯ;

· реакции всей группы в целом. Этими вопросами занимается СИНЭКОЛОГИЯ.

Второе направление определяется частным генотипом, например - узкий нос в холодных или засушливых странах.

Таким образом, ПРИСПОСОБЛЯЕМОСТЬ - это свойство вида. Все представители Homo Sapiens способны проявить необходимую пластичность реакций в ответ на изменение внешних условий (физиологическую пластичность).

Цель и значение адаптации - сохранение биологического ГОМЕОСТАЗА.