Устойчивость природной среды, индекс устойчивости.

Устойчивость развития природной среды – это не просто проектирование, строительство, но это еще и сохранение природы в ее естественном состоянии. Необходимо понять, что нельзя развивать одно (например, строительство), а нарушать другое (природу). В этом смысл устойчивости природной среды.

Устойчивость биосферы связана с разными факторами, внешними (устойчивостью Вселенной и Солнечной системы, цикличными процессами в космосе), так и внутренними - устойчивостью биоты, с функциями живого вещества.

Основа функционирования живого вещества в биосфере – это биотический круговорот. В ходе его взаимодействуют три группы организмов: продуценты (зелёные растения и хемосинтезирующие бактерии, производящие первичное органическое вещество), консументы (растительноядные и хищные животные), редуценты (разлагающие мёртвое органическое вещество до минерального). Это непрерывный процесс, обеспечивающий глобальный цикл миграции химических элементов. Движущая сила биотического круговорота – солнечная энергия. Всё живое вещество в биосфере в ходе такого круговорота обновляется примерно за 8 лет. К механизмам, обеспечивающим в конечном итоге устойчивость биосферы в целом, относят саморегуляцию популяций на видовом уровне. Биологический вид – это структурно многоплановая саморегулирующая система, состоящая из качественно неоднородных особей, образующих разного рода и ранга группировки.

Устойчивость экосистем – не статическая, а динамическая. Гомеостаз (динамическое равновесие) экосистемы согласуется с принципом Ле Шателье, гласящим, что если на систему, находящуюся в равновесии, воздействовать извне, изменяя какое-нибудь из условий, то равновесие будет смещаться таким образом, чтобы уменьшить это изменение.

Индекс устойчивости - индекс коэффициента вариации количества биомассы или численности особей, вычисленный по многолетним данным. Индекс устойчивости отражает показатель устойчивости вида или популяции в биоценозе. Индекс устойчивости экосистем определяется соотношени­ем использованной растениями лучистой энергии к общей массе поглощенной на этой территории энергии. Энергетическое выражение индекса устойчивости экосистем (ИУЭ) рассчитывается по формуле ИУЭ = ПБ х УП: Rn, где ПБ - энергетическое выражение биомассы; УП - энергетическое выражение биопродуктивности; Rn - энергия поглощенной радиации.

Чем ближе значения индекса к единице, тем более устойчивы наземные экоси­стемы, и наоборот.

В пределах административного района ИУЭ рассчитывался отдельно для каждой экологической системы (пахотные, луговые, пастбищные, лесные, болотные и др.). В целом по району ИУЭ определялся как средневзвешенная величина, учитывающая пло­щадь распространения отдельных экосистем.

 

8. Механизмы устойчивости природной среды: динамика популяций, сукцессия, экологические ниши.

Устойчивость развития природной среды – это не просто проектирование, строительство, но это еще и сохранение природы в ее естественном состоянии. Необходимо понять, что нельзя развивать одно (например, строительство), а нарушать другое (природу). В этом смысл устойчивости природной среды.

Устойчивость биосферы связана с разными факторами, как внешними (устойчивостью Вселенной и Солнечной системы, цикличными процессами в космосе), так и внутренними - устойчивостью биоты (совокупность флоры, фауны и микроорганизмов, населяющих какую-либо определенную территорию), с функциями живого вещества.

Динамика популяций

Популяция – совокупность особей одного вида, способных к самовоспроизводству, которая длительно существует в определенной части ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида.

Сохранность того или иного вида в сообществе основана на постоянной борьбе жизни и смерти. Популяция вида жизнестойка, если существует равномерный поток особей, протекающий через все возрастные классы данной популяции от рождения до биологической старости. Если смертность будет превышать численность приходящих на смену старым молодых видов, популяция деградирует; если количество молодых видов будет превышать смертность – популяция будет распространяться и вытеснять другие виды. Устойчивость биосферы основана на постоянной экспансии живого вещества, борьбе за существование и вытекающем из нее естественном отборе, охватывающем не только отдельные организмы, но и целые популяции, сообщества, а в конечном счете биогеоценотический покров всей Земли. При ухудшении биотических и абиотических условий среды в популяции могут сохраниться только те особи, которые генетически лучше приспособлены к суровому природному окружению. Иными словами, начинает действовать классический механизм естественного отбора по Дарвину. Неограниченный экспоненциальный рост популяции подобен взрыву, он приводит к истощению и полному разрушению ресурсов среды. В основе существования любой популяции лежит конфликт между свойственной организму тенденцией увеличивать свою численность и разнообразными ограничениями, которые препятствуют такому увеличению. Если система не получает постоянной подпитки необходимыми ресурсами извне, устойчивое состояние может быть достигнуто только при условии равных значений рождаемости и смертности особей.

Сукцессия- последовательная смена биоценозов (экосистем), выраженная в изменении видового состава и структуры сообщества. Сукцессии бывают природные – происходящие под действием естественных причин, не связанных с деятельностью человека, и антропогенные – обусловленные деятельностью человека; аутогенные (самопорождающиеся) – возникающие вследствие внутренних причин (изменения среды под действием сообщества) и аллогенные (порожденные извне) – вызванные внешними причинами (например, изменение климата); первичные – развивающиеся на субстрате, не занятом живыми организмами (на скалах, обрывах, сыпучих песках, в новых водоемах и т.п.), и вторичные – развивающиеся на месте уже существующих биоценозов после их нарушения (в результате вырубки, пожара, вспышки, извержения вулкана и т.п.)

Экологическая ниша – совокупность всех факторов среды, в пределах которых возможно существование вида в природе. Каждая видовая популяция в сообществе реализует определенную экологическую нишу, границы которой контролируются условиями среды во времени и пространстве. Отсюда следует, что новый вид не может образоваться, если нет свободной ниши или если образующийся вид не может ее “отобрать” у какого-нибудь другого вида, участвующего в экосистеме. Вхождение новых видов в экосистему осуществляется главным образом путем открытия новых ниш, что создает тенденцию к структурному усложнению биогеоценоза, которое можно отождествить с морфологическим прогрессом организмов. Все многообразие связей, которые используются при создании экологических ниш может, может быть сведено к четырем фундаментальным типам: 1) трофические (по питанию), 2) топические (по местоположению),

3) форические (по переносу, например, между растением и его опылителем), 4) фабрические (по материалу, используемому животными для обустройства гнезд, укрытий и т.п.).

Экологические ниши выступают в качестве наиболее дробных подразделений местообитания всего сообщества. Пока набор ниш воспроизводится постоянно, структура сообщества сохраняется в прежнем виде. Изменение этого набора означает отклонение от прежней нормы развития системы. Если это изменение фиксируется и впоследствии стабильно воспроизводится, можно говорить о переходе системы в новое состояние. Увеличение числа видов и сложности взаимоотношений является причиной уязвимости сообществ. Этот эффект особенно ярко проявляется при антропогенном воздействии на древние сложные по составу и структуре сообщества, например, дождевых тропических лесов или коралловых рифов. Сложные сообщества оказываются более уязвимыми в условиях, когда их среда резко нарушается; они могут развиваться только в стабильных условиях.

 

9. Механизмы устойчивости природной среды: биотический и абиотический круговорот веществ.

Устойчивость развития природной среды – это не просто проектирование, строительство, но это еще и сохранение природы в ее естественном состоянии. Необходимо понять, что нельзя развивать одно (например, строительство), а нарушать другое (природу). В этом смысл устойчивости природной среды.

Устойчивость биосферы связана с разными факторами, как внешними (устойчивостью Вселенной и Солнечной системы, цикличными процессами в космосе), так и внутренними - устойчивостью биоты (совокупность флоры, фауны и микроорганизмов, населяющих какую-либо определенную территорию, например, биота тундры, почвенная биота), с функциями живого вещества.

Круговорот веществ – многократное участие веществ в процессах, протекающих в атм-ре, гидрос-ре, литосфере, в том числе в тех слоях, которые входят в состав биосферы Земли.

Биотические факторы- воздействие на организм других живых организмов.

Абиотические факторы- воздействие на организм компонентов неживой природы.

Компоненты экосистемы.

- биотический компонент (продуценты + консументы+ редуценты);

- абиотический компонент:энергия Солнца (ее потребляют консументы), минеральные вещества- продукт работы редуцентов, компоненты климата: ветер, влажность, температура и т.д.

Органические вещества экосистемы связывают биотические и абиотические компоненты.

У любой экосистемы есть 3 обязательных компонента:

1)живое + неживое, т.е. организмы вместе с окружающей их средой;

2)полный круговорот веществ — начиная с образования органических веществ из неорганических продуцентами и заканчивая разложением редуцентами органических веществ до неорганических;

3)экосистема сохраняет устойчивость в течение длительного времени, что обеспечивается определенной структурой биотических и абиотических компонентов.