ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
«Любая единица (биосистема), включающая все совместно функционирующие организмы (биотическое сообщество) на данном участке и взаимодействующая с физической средой таким образом, что поток энергии создает чётко определенные биотические структуры и круговорот веществ между живой и неживой частями, представляют собой экологическую систему, или экосистему» (Ю. Одум, 1986).
По Новикову Г. А. выделяют: микроэкосистемы (подушка лишайника); мезоэкосистемы (пруд, озеро, степь); макроэкосистемы (континент и океан) и глобальную экосистему (биосферу Земли).
Природные экосистемы – это открытые системы: они должны получать и отдавать вещества и энергию. Трофическая структура экосистемы делится на два яруса: 1) верхний – автотрофный ярус или зелёный пояс; 2) нижний – гетеротрофный, или коричневый пояс.
Гомеостаз – способность биологических систем – организма, популяции, экосистем – противостоять изменениям и сохранять равновесие. Исходя из кибернетической природы экосистем – гомеостатический механизм – это обратная связь. Для управления экосистемами не требуется регуляция извне – это саморегулирующаяся система. Саморегулирующийся гомеостаз на экосистемном уровне обеспечен множеством управляющих организмов. Один из них – субсистема «хищник-жертва» . Положительная обратная связь – усиливает отклонение – увеличивает чрезмерно популяцию жертвы. Отрицательная обратная связь – уменьшает отклонение – ограничивает рост популяции жертвы, за счет увеличения численности популяции хищников.
Источником энергии в экосистемах является – солнечный свет, который разбивается на две части, один идет по цепям выедания (пастбищные), другой по детритным цепям разложения. Этот процесс сопровождается биологическим накоплением. Биологическое накопление – процесс концентрирования веществ, поступающих извне, в экосистемах. Биологическая продуктивность экосистемы – скорость, с которой продуценты усваивают лучистую энергию в процессе фотосинтеза хемосинтеза, образуя органическое вещество, которое затем может быть использовано в качестве пищи.
Органическая масса создаваемая продуцентами за единицу времени называется первичной продукцией, а прирост за единицу времени массы консументов – вторичной. Первичная продукция бывает валовой и чистой. Валовая первичная продукция – это общая масса валового органического вещества создаваемая растением за единицу времени приданной скорости фотосинтеза, включая траты на дыхание (растения тратят на дыхание 40 -70% валовой продукции). Та часть валовой продукции, которая не израсходована на дыхание, называется чистой первичной продукции. Вторичная продукция не делится уже на валовую и чистую. Все живые компоненты экосистемы – продуценты, консументы и редуценты – составляют общую биомассу (живой вес) сообщества в целом или его отдельных частей. Биомассу выражают через сухой или сырой вес, но можно выражать и в единицах (калориях и джоулях). В стабильных сообществах практически вся продукция тратится в трофических сетях и биомасса остается постоянной.
Динамика экосистемы. Экосистема испытывает те же динамические процессы, что и её популяции и сообщества: цикличность, смену популяций и биоценозов и другие. Суточная, сезонная и многолетняя периодичность внешних условий и проявление внутренних (эндогенных) ритмов организмов, флуктуация популяции достаточно синхронно отражается в цикличности всего сообщества – биоценоза. Выделяют суточные, сезонные и многолетние циклы.
Сукцессия – последовательная смена биоценозов, преемственно возникающая на одной и той же территории (биотопе) под влиянием природных факторов (в том числе внутренних противоречий самих биоценозов) или воздействия человека (Н. Ф. Реймерс, 1990). Экологическая сукцессия происходит в определённый отрезок времени, в который изменяется видовая структура сообщества и абиотическая среда его существования вплоть до кульминации его развития – возникновения стабилизированной системы (климакса). Климакс – это состояние экосистемы когда в ней на единицу энергии приходится максимальная биомасса и максимальное количество симбиотических связей между организмами.
Первичная сукцессия – формирование сообществ начинается на первоначальном субстрате, а вторичная сукцессия – это последовательная смена одного сообщества, существовавшего на данном субстрате, другим, более совершенным для данных абиотических условий. Классическим примером природной сукцессии является «старение» озёрных экосистем – эвтрофикация. Вторичная сукцессия является, как правило, следствием деятельности человека. Последовательный ряд постепенно и закономерно сменяющих друга в сукцессии сообществ называется сукцессионной серией.
Системный подход – это направление в методологии познания объектов как систем. Система – это множество взаимосвязанных элементов, образующих определенную целостность, единство. Её состав, структура и свойства изучают посредством системного анализа, являющегося основой системного подхода. Основными системными принципами являются: целостность, структурность, взаимозависимость системы и среды.
Целостность – обобщенная характеристика системы, свойства которой несводимы к сумме свойств её элементов и невыводимы из этих свойств. Структурность – установление структуры и взаимозависимости структурных элементов, обусловленности поведения системы её структурой. Взаимозависимость системы и среды – выражается в формировании и проявлении её свойств в результате их взаимодествия. Иерархичность – каждый компонент системы может рассматриваться как самостоятельная система, а сама исследуемая система является составной частью более широкой системы.
Экосистемы – это весьма сложные самоорганизующиеся и целенаправленные, со сложной иерархической структурой системы, требующие множественного описания каждой системы, что требует построения множества моделей. Модель – это вспомогательный объект, находящийся в определённом объективном соответствии с познаваемым оригиналом и способный замещать его на отдельных этапах познания. Моделирование – это разработка, исследование модели и распространение модельной информации на оригинал. Достоинства моделирования проявляются там, где возможности традиционного подхода оказываются ограниченными. Модель должна соответствовать двум требованиям: 1) она должна отражать лишь те особенности оригинала, которые выступаютв качестве предмета познания, и 2) она должна быть адекватна оригиналу. Процесс моделирования состоит из 4 этапов: качественный анализ, математическая реализация, верификация и изучение моделей.
Скачать презентацию ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ Любая единица биосистема включающая
Экология 6.ppt