Вопросы для повторения

1. Дайте определение биосферы. Кто является основоположником учения о биосфере ?

2. Какие структурные части нашей планеты входят в состав биосферы. Назовите компоненты биосферы и их границы.

3. Дайте характеристику атмосферы, гидросферы и литосферы.

4. Какого значение атмосферы как оболочки Земли ?

5. Назовите этапы эволюционного развития биосферы ?

6. Назовите этапы взаимодействия человечества с биосферой.

7. Определите основные функции живого вещества.

8. Что такое биологическое разнообразие ?

Лекция 3 экосистемы

План лекции

1. Понятие «экосистема». Структура экосистемы.

2. Классификация экосистем.

3. Сукцессия экосистем.

4. Определение экологии

5. Структура, предмет и объекты экологии

6. Основные экологические проблемы современности

7. Практическая значимость экологических исследований

3.8. Основные задачи экологии

3.1. Понятие «экосистема». Структура экосистемы.

Основным объектом изучения экологии являются экологические системы, или экосистемы. Экосистема занимает следующее за биоценозом место в системе уровней живой природы. Т.о., экосистема – природный комплекс (биокосная система), образованный живыми организмами (биоценоз) и средой их обитания, связанными между собой обменом веществ и энергией.

Общепринятый в экологии термин «экосистема» ввел в 1935 г. англ. ботаник А.Тенсли. Он считал, что экосистемы, «с точки зрения эколога представляют собой основные природные единицы на поверхности земли». Для экосистем характерен разного рода обмен веществ не только между организмами, но и между органическим и неорганическим веществом.

Экологическая система (экосистема) – это совокупность взаимодействия и взаимозависимых совместно обитающих различных видов организмов и условий их существования. Это основная функциональная единица экологии, представляющая собой единство живых организмов и среды их обитания, организованное потоками энергии и биологическим круговоротом веществ. В любом случае выделение экосистем правомочно лишь тогда, когда имеет место приток из окружающей среды не только энергии, но и определенного количества вещества.

Понятие «экосистема» можно применить к объектами различной степени сложности и величины: кочка на болоте или тундра, тропический лес в определенном месте и в конкретный момент времени, населенные тысячами видов живущих вместе животных и растений, связанных происходящими между ними взаимодействиями. Самой большой экосистемой является планета Земля.

3.2. Классификация экосистем

Попытки создания классификации экосистем планеты Земля предпринимались давно, однако удобной, универсальной классификации пока нет. Все дело в том, что из-за огромного разнообразия типов естественных экосистем и других их особенностей очень трудно найти базовый критерий, опираясь на который, можно разрабатывать подобную классификацию.

Каждая экосистема может характеризоваться как определенными границами (условно), которые измеряются системой мер, учитывающих процессы обмена вещества и энергии, так и безразмерностью.

Экосистемы можно разделить на микроэкосистемы (дерево в лесу и т.п.), мезоэкосистемы (болото, ржаное поле) и макроэкосистемы (океан, море, пустыни). Экологи решили сконцентрировать внимание на крупных сочетаниях экосистем – биомах. Биом – крупная биосистема, которая характеризуется каким-либо доминирующим типом растительности или другой особенностью ландшафта, например, биом лиственных лесов умеренного пояса.

По мнению американского эколога Р.Уиттекера биом – главный тип сообщества любого континента, выделяемый по физионимическим признакам растительности. Это природная зона или область с определенными климатическими условиями и соответствующим набором доминирующих видов растений и животных (живое население), составляющих географическое единство. Для разграничения наземных биомов используют сочетания жизненных форм растений и их составляющих. Например, в лесных биомах ведущая роль принадлежит деревьям, в тундре – многолетним травам, в пустыне – однолетним травам и т.д. Основной признак, по которому выделяют биомы суши, является особенность растительности того или иного региона. Сходные биомы континентов объединяются в типы биомов. Продвигаясь с севера планеты к экватору, можно выделить девять основных типов сухопутных биомов:

1. Тундра. Биом распространяется от северной части Евразии и Северной Америки и расположен между полярными льдами на севере и обширными массивами лесов на юге. Далее от них располагаются безлесная тундра с большим числом видов растений, мхов, лишайников, трав, насекомых, постоянных и мигрирующих видов птиц и животных. Из последних обитают северный олень, заяц-беляк, полевки, песец и др. Внимание исследователей привлекают живущие под слоем снега загадочные хомяки-полевки лемминги, у которых с определенной регулярностью происходят бурные вспышки численности, после чего следует поедание без того небогатой растительности. Механизм регуляции численности зверьков до сих пор не установлен.

2. Тайга – биом северных хвойных таёжных лесов протяженностью на 11 тыс.км.. Тайга протянулась вдоль северных широт нашей планеты. Ее площадь составляет около 11% суши. Условия проживания здесь очень суровые. Только 30-40 дней в году даруют достаточное количество тепла и света для роста нормальных деревьев (ель, сосна, пихта, лиственница), в отличие от тундры, где произрастают несколько видов карликовых растений. Из-за суровости климата основные крупные травоядные – это лось и олень. Много хищников: куницы, рыси, волка, норки, соболя и других. Широко представлены грызуны – от полевки до бобра. Много куропаток. Из земноводных встречаются в основном живородящие, так как прогреть кладку яиц за короткое лето в тайге невозможно.

3. Биом листопадных лесов умеренной зоны. Он характерен для Центральной Европы, частично Восточной Азии и востока США. В умеренном поясе при достаточной влаге (800-1500 мм в год), жарком лете и холодной зиме хорошо растут деревья (в основном широколиственные породы), сбрасывающие листву в неблагоприятное время года. Это дуб, бук, клен, ясень, липа, граб. Между ними уживаются сосна, ель, тсуга и секвойя. Леса занимают плодородные почвы, которые интенсивно использует для своих нужд человек. Нетронутыми можно считать лишь леса Сибири и на севере Китая. Животный мир в основном представлен млекопитающими – барсуки, медведи, благородные олени, волки, дикие коты и лисы, кроты и грызуны. В биноме много птиц: дятлы, синицы, дрозды, зяблики и др.

4. Степи умеренной зоны. В основном представлены азиатскими и североамериканскими прериями на юге Южной Америки и Австралии. Осадков недостаточно и они неравномерные (от 250 до 750 мм в год). В зависимости от количества выпадающей влаги различаю районы, где преобладают растения низкотравные (не выше 0,5 м) смешаннотравные (высота от 0,5 до 1,5 м) или высокотравные – главным образом злаковые (травы достигают высоты 3 м). Последние богаты гумусом (органическое вещество почвы). Сегодня почти все степи распаханы и заняты посевами зерновых и культурными пастбищами для одомашенных коров, лошадей, овец и коз, которые приспособились к человеку.

5. Растительность средиземноморского типа. Этот биом еще называют чапараль. Территории вокруг Средиземного моря характеризуются жарким засушливым летом и прохладной влажной зимой. Растительность представлена колючими жестколистными кустарниками с глянцевыми листьями и ароматическими травами из рода эвкалипт. Деревья редко вырастают до нормальных параметров. Сходная растительность имеется в Мексике, Калифорнии, Южной Америке (Чили) и Австралии. Это благодатное место для кроликов, древесных крыс, бурундуков, некоторых видов оленей и косуль. Здесь прижились пумы, рыси, дикие кошки и волки, кенгуру. Большое множество ящериц и змей, насекомых и других существ. В этом биоме важную роль играют наземные пожары, с одной стороны, благоприятствуют новой растительности, с другой – создают естественный барьер на пути вторжения пустынной растительности.

6. Пустыни. Более 1/3 суши на Земле составляют пустыни и полупустыни. Это неблагоприятные для жизни области. Крупнейшая из них – африканская Сахара (более 7 млн км²) почти равна площади Европы. Несколько меньше по площади пустыни Такла-Макан (Центральная Азия), Атаками (Южная Америка), Ла-Жойа (Перу) и Асуан (Ливия). Это жаркие пустыни. Однако в пустыни Гоби в зимний период температура опускается до -20^оС. Ежегодно ветер поднимает в пустыни от 60 до 200 млн т пыли, разнося ее далеко за пределы континента. Биом пустынь характерен для засушливых и полузасушливых зон Земли, где выпадает в год менее 250 мм осадков. Типичный ландшафт пустыни – обилие голого камня (скалы, галька) или песка и солончаки с редкой растительностью. Из последних чаще всего встречаются кактусы и молочаи. Много однолетних растений с длинной корневой системой, с помощью которой можно добывать воду с большой глубины. Животный мир скуден, в основном небольших размеров, выживает, поедая запасающие воду растения. Из крупных животных следует отметить верблюда, который может долго обходиться без воды. Тушканчики и кенгуровые крысы питаются лишь сухими семенами.

7. Биом тропических саванн и лугопастбищных земель. Саванны (равнина без деревьев) представляют собой обширные открытые пространства бедных почв, покрытых после дождей обильной травой, и где одиноко стоят отдельные деревья. Биом располагается главным образом по обеим сторонам от экваториальной зоны между тропиками в Центральной и Восточной Африке, хотя встречаются и в Южной Америке и в Австралии. Типичный пейзаж – высокие травы с редкостоящими акациями, баобабами или древовидными молочаями. Во время сухого сезона в саваннах нередки пожары, уничтожающие сухую траву. Образовавшаяся после огня зола сгоревших растений очень богата полезными веществами, которые после смешивания с поверхностным слоем почвы стимулируют отрастание новой надземной порции травы.

В саванных Африки посётся множество травоядных животных: гну, зебра, гезели. Из хищников распространены: гепард, леопард, львы, гиеновые собаки. Много грифов и др. птиц.

8. Тропическое или колючее редколесье. Этот биом представлен в основном светлыми редкостойными лиственными лесами и колючими кустарниками, которые украшает величественный баобаб. Этот биом характерен для Южной, Юго-Западной Африки и Юго-Западной Азии. Лимитирующий фактор – неравномерное распределение осадков.

9. Биом тропических лесов занимает области в бассейнах Амазонки и Ориноко в Южной Америке, бассейны Конго, Нигера и Замбези в Центральной и Западной Африке, Мадагаскар и Новую Гвинею. Величина осадков 230-240 см, максимум – 762 см. Постоянно влажный климат (относительная влажность 76%) и среднегодовая температура порядка 26^оС способствует росту крупных и хорошо развитых растений. Лес сплошной стеной поднимается на высоту до 75 м. Верхний ярус представлен гигантскими растениями, которые увиты многочисленными лианами и растениями-паразитами. Здесь мало света и крайне бедные почвы. Поэтому насекомые, рептилии, птицы и млекопитающие свободно перемещаются вверх и вниз по стволам деревьев. На поверхности земли живут слоны, тапиры, олени, гориллы и др.животные. Вырубка лесов ведет к разрушению замкнутой системы циркуляции минеральных и органических веществ тропических лесов. По некоторым оценкам, ежегодно с лица земли исчезает 120 000 км² тропического леса, что ведет к резкому обеднению разнообразия жизни на Земле, вымиранию огромного количества видов и величайшему биологическому бедствию планетарного масштаба.