WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Природні біотичні та урбанізовані екосистеми в біосфері - Реферат

Природні біотичні та урбанізовані екосистеми в біосфері - Реферат

Реферат на тему:

Природні біотичні та урбанізовані екосистеми в біосфері

На початку розділу ІІ ми вже торкалися концепції визначення поняття екосистеми. Проблема полягає в тім, що традиційно поняття "екосистема" розглядається як об'єкт біологічної науки, а складові урбанізованих екосистем — "технологічні системи" — економічної.

Учення про екосистему безпосередньо не враховує закономірності розвитку технологічних систем промислової економіки, а лише розглядає наслідки техногенного впливу на екосистеми. Але останнім часом поняття "екологія" і "екосистема" набувають більш широкого змісту і продовжують формуватись у соціальному аспекті. Сьогодні все частіше публікуються наукові праці під такими назвами, як "Соціальна екологія", "Екологія людини", "Глобальна екологія". У цьому напрямку формуються і навчальні програми вузів. Але й досі вивчення проблем формування і розвитку екосистеми і техноекономічних систем усе ще є невиправдано далеким від комплексного. Формуванню деяких складових таких комплексних знань присвячено цей розділ посібника. Концептуально холістичний підхід базується, головне, на ідеях нашого співвітчизника В. І. Вернадського і американського еколога Ю. Одума. Ідеї останнього викладено у фундаментальній праці "Basic ecology", яку зорієнтовано, на проблеми взаємозв'язку природних екосистем з технологічними системами промислової економіки*.

Усвідомлюючи, що така "однобока" орієнтація буде призводити до певної некоректності використання деяких традиційних термінів і понять, ми намагатимемося уточнювати їхню суть у контексті предмета, що викладається, і сподіваємось на толерантність прибічників традиційно-професійного їх тлумачення.

Термін "система" (від гр. — утворення, складання) стосовно об'єкта, який ми розглядаємо, означає сукупність певних складових цілого, зв'язаних спільною функцією оптимального самозабезпечення.

Склад природних біотичних систем становлять елементарні компоненти (ген, клітина) органів різного ієрархічного рівня чи сукупність організмів (популяцій і спільнот), які разом функціонують, живлячись енергією і хімічними елементами абіотичного середовища. Екологічна наука вивчає переважно біосистеми рівня популяцій і спільнот, які заведено називати екосистемами (рис. 30).

Рис. 30. Ієрархічні рівні організації біосистем

Визначальною рисою таких екосистем є те, що всі процеси — народження, розвиток і розмноження організмів (рослин і тварин) відбуваються за умов сталого енергетичного і, в певних межах, сталого матеріального забезпечення елементами живлення. У процесі обміну з навколишнім середовищем живі організми в природних екосистемах не тільки не руйнують його, але, пристосовуючись, сприяють його стабілізації і навіть поліпшенню умов свого існування і розвитку.

Винятком серед всіх живих організмів на нашій планеті є, на жаль, тільки людина.

Світогляд сучасної людини базується не на пристосуванні до навколишнього середовища, а на підкоренні природи своїм потребам.

Людина, забезпечивши себе незалежними джерелами енергії, створила надприродні технологічні системи, не зв'язані обмежуючими рамками природного співіснування з іншими організмами. У цьому полягає принципова різниця систем природного й антропогенно-технологічного походження. Але і перші, і другі співіснують в одній глобальній екосистемі біосфери і їх рівнодійна зумовлює напрямок зміни стану навколишнього середовища людини. Саме це і спонукає вивчати природничі і техніко-економічні системи в комплексі.

Спочатку спинімося на деяких поширених поняттях і термінах екології.

Природні екосистеми: терміни і визначення

Термін "екосистема" було запропоновано англійським екологом А. Тенслі ще 1935 року. Екосистема — це основна функціональна одиниця в екології, загальне визначення якій ми дали вище. З погляду термодинаміки екосистема є відкритою системою обміну із зовнішнім середовищем. Найважливіша її термодинамічна характеристика — це здатність утворювати й підтримувати високий рівень внутрішньої впорядкованості, запобігати некерованим процесам, отже і сприяти підвищенню сумарної ентропії екосистеми.

Автотрофними компонентами екосистем (рослинами), які живляться безпосередньо сонячною енергією, це досягається завдяки реалізації процесу фотосинтезу (див. рис. 20): використана сонячна енергія на 98% розсіюється в навколишньому середовищі у формі низькоконцентрованої (низькоякісної, деградованої) теплової енергії і лише 2% її перетворюється на висококонцентровану внутрішню енергію структурно впорядкованої системи міжатомного зв'язку біомаси (глюкози) рослин. Аналогічний енергетичний баланс має місце в живленні гетеротрофних організмів екосистеми: у процесі обміну речовиною і енергією з навколишнім середовищем (харчування і дихання) вони збільшують невпорядкованість навколишнього середовища, але постійно підтримують сталий рівень упорядкованості (отже й ентропії) власного організму.

Таким чином, біотичні компоненти постійно "відкачують" ентропію з екосистеми за її межі. За такої схеми постає питання збереження ентропійного балансу біосфери в цілому. Чи не призводить це до необмеженого збільшення ентропії і досягнення в біосфері рівноважного стану? Таке питання, як ми вже знаємо, було поставлене ще в ХІХ ст. німецьким фізиком Р. Клаузіусом і англійцем У. Томпсоном, авторами першого формулювання другого закону термодинаміки.

Відповідь на нього ми вже розглянули. Оскільки в термодинамічному відношенні окремі екосистеми і біосфера в цілому не є ізольованими від космосу, висновки Р. Клаузіуса "про теплову смерть" Землі не є науково обгрунтованими. Крім того, на прикладі циклу — фотосинтез—розпад біомаси—фотосинтез — в системі біосфери ми спостерігаємо кругообіг елементів (С, О, Н), отже, одночасний перебіг протилежних процесів збільшення і зменшення ентропії. Це зумовлює відносну сумарну стабільність ентропійного стану біосфери завдяки постійному надходженню до біосфери сонячної енергії. Усе ж, пригнічення автотрофних компонентів екологічних систем техногенним впливом сучасного суспільства є небезпечним фактором для ентропійного балансу біосфери в цілому.

Фундаментальні поняття учення про природні екосистеми*.

Екосистема, або біогеоценоз, — історично сформований взаємозумовлений комплекс живих і неживих компонентів певної ділянки земної поверхні, зв'язаних між собою обміном речовин та енергії.

Поняття екосистеми близьке до поняття біогеоценозу, але є більш загальним. Ним користуються найчастіше англомовні вчені. Це — сукупність живих істот, зв'язаних між собою трофічними зв'язками, і неживих компонентів середовища, які залучаються ними в процесі взаємного обміну речовин та енергії.

Еквівалентним біогеоценозу поняттям є ландшафт з тією, однак, різницею, що поняття біоценозу є біоцентричним, живі організми є його основою, а неживі компоненти — лише середовищем. У вченні про географічний ландшафт усі його компоненти (гірські породи, грунти, води, повітря і біоценоз) є рівнозначними. У ландшафтознавстві добре розроблено систему територіальних морфологічних одиниць (методика картографування для їх оцінювання у господарському використанні).

Для біології та екології найважливішим є вчення про біоценоз, який характеризується трьома ознаками: видовим складом, будовою (структурою) і місцезростанням.

Абіотична речовина — це сукупність тих речовин у біосфері, у створенні яких живі організми не беруть участі.

Біогенна речовина створюється у процесі життя і переробляється сукупністю живих організмів. Це джерело надзвичайно потужної потенціальної енергії (кам'яне вугілля, бітуми, вапняки, нафта). Після утворення біогенної речовини живі організми в ній малодіяльні.

Біозмертвіла речовина — за В. І. Вернадським, "створюється в біосфері одночасно живими організмами і неживими компонентами, репрезентуючи системи динамічної рівноваги тих і тих". Організми відіграють провідну роль у створенні такої речовини: грунти, природні води річок і озер, мінералів земної кори та ін., властивості яких залежать від діяльності на Землі живої речовини.

Біотоп (від гр. "βιoς" — життя і "τόπoς" — місце) — ділянка земної поверхні (суходолу або водойми) з однотипними абіотичними умовами існування (рельєф, грунт, мікроклімат, умови зволоження), що її займає певне угруповання організмів (біоценоз). Для кожного біотопу характерний специфічний комплекс умов, який визначає видовий склад організмів та особливості їх існування і сам змінюється під впливом біоценозу. Біотоп є неорганічним компонентом біогеоценозу. Однотипні біотопи на земній поверхні вчені об'єднують у біохори, а такі самі біохори — у біоцикли.

Біоцикли — найвища одиниця розчленування земної поверхні. Розрізняють три біоцикли — море, суходіл, внутрішні водойми. Біотопи піщаних, глинистих, кам'янистих пустель об'єднують у біохори пустель.

Сукупність рослинних і тваринних організмів, а також мікроорганізмів, які населяють певний біотоп, називають біоценозом. Біоценоз — це динамічна, здатна до внутрішньої регуляції система. У біоценозі розрізняють фітоценоз і зооценоз, тобто сукупності рослинних і тваринних організмів.

Організм — біологічна одиниця екосистеми. Видатний біолог І. М. Сеченов указував, що живий організм (рослинний чи тваринний) — це саморегулювальний в часі механізм, який є специфічною динамічною системою і тісно зв'язаний зі своїм середовищем обмінним процесом. Взаємозв'язок організму з навколишнім середовищем є постійним і нерозривним: середовище впливає на організм, а організм змінює середовище. Організми можуть існувати тільки тоді, коли безперервно споживають із середовища відповідні хімічні елементи та енергію, виділяючи в навколишнє середовище продукти своєї життєдіяльності і в такий спосіб змінюючи його.

Будь-яка природна система складається із сукупності елементів, котрі тією чи іншою мірою постійно взаємодіють. Відтак екологічні системи утворюються організмами та елементами їхнього середовища, з якими ці організми взаємодіють.

Основою живої матерії є клітина — система безперервних біохімічних перетворень. Ці перетворення в принципі не відрізняються від хімічних процесів у навколишньому середовищі, які ми вже розглядали як явище метаболізму. Суть реакцій метаболізму — це енергозабезпечення біологічних функцій клітини і синтез будівельного матеріалу для зростання та регенерації клітинних структур.

У хімічному відношенні життєві процеси різних живих організмів відбуваються за близькими схемами, що дає змогу прогнозувати вплив різних природних факторів на наш організм. Особливістю біохімічних процесів є біокаталітичний характер дії ферментів. Деякі ферменти збільшують швидкість реакцій у мільярди разів порівняно з аналогічними некаталітичними хімічними перетвореннями. За участю однієї молекули ферменту відбуваються тисячі елементарних хімічних перетворень за секунду. Для кожної біохімічної реакції існує свій специфічний фермент. Завдяки ферментам вихідні будівельні матеріали — субстрати — безпомилково пов'язуються (синтезуються) у хімічні структури клітини. Клітина розміром близько 0,02 mm включає ядро діаметром 5000 nm, в якому міститься ДНК (дезоксорибонуклеїнова кислота) — носій генетичної інформації. РНК (рибосоми) відповідають за біосинтез специфічних молекул білка. Неважко збагнути, що навіть невеликі порушення внутрішнього середовища організму, наприклад, унаслідок появи якоїсь "чужої" молекули, спричинятимуть функціональні зміни — "помилки" метаболізму, що може стати причиною суттєвого розладу організму і навіть його смерті. Отже, людина є складною біологічною "екосистемою", що потребує стабільного балансу її компонентів у визначених межах.

Loading...

 
 

Цікаве