Экология 1
Вопрос №9 Энергетический поток в биоценозе и формирование продуктивности 1
Вопрос №31. Продуктивность биосферы 4
Охрана труда 11
Вопрос №2 Классификация природных ресурсов 11
Вопрос 25. Охрана природных комплексов при разработке минеральных ресурсов. 18
Список литературы 21
Биоценоз представляет собой совокупность на данной территории всех живых организмов не зависимо от их видовой принадлежности. Все организмы в биоценозе тесно связаны между собой пищевыми связями.
Взаимодействие организмов в биоценозе описывается, как правило, на уровне взаимодействия между популяциями. Таким образом, взаимодействие между популяциями является одним из центральных вопросов синэкологии.
Впервые понятие «биоценоз» было введено немецким зоологом Карлом Августом Мебиусом в 1877 году. Он же ввел в науку основные положения связях между организмами в биоценозе, открыв явление симбиоза у морских животных.
Теоретически количество биологических видов, принимающих участие в образовании того или иного биоценоза можно подсчитать, но на практике сделать это оказывается очень трудно. Как правило, многие представители микромира, входящие в состав биоценоза, оказываются вне поля зрения наблюдателя и выпадают из расчетов. Кроме того, на результат оказывает влияние количество выявленных межвидовых связей. При оптимальных условиях количество видов, принимающих участие в образовании биоценоза, может достигать нескольких тысяч. Как правило, среди этих видов человек выделяет полезных и вредных для себя, но для нормального существования биоценоза одинаково важны все входящие в его состав биологические виды. В природе нет понятий «полезный» или «вредный» вид.
Любой биоценоз получает энергию от солнца либо непосредственно, либо косвенно. Эта энергия затрачивается на повышение упорядоченности системы, т.е. на снижение уровня энтропии.
Рассмотрим наиболее общий случай, когда в экосистеме присутствуют продуценты (напр. зеленые растения) - организмы способные создавать органическое вещество из неорганического под действием солнечного света. (Не учитывая хемосинтетиков). Эти организмы перехватывают энергию солнечных лучей и запасают ее виде энергии химических связей в органических соединений. Лишь около 1% поступившей в биоценоз энергии Солнца переводится в энергию химических связей. Таким образом, продуценты создают первичную продуктивность биоценоза – скорость, с которой лучистая энергия используется продуцентами в процессе фотосинтеза, накапливаясь в форме химических связей органических веществ.
В процессе производства органического вещества выделяют 4 последовательных уровня:
1. Валовая первичная продуктивность – скорость накопления в процессе фотосинтеза органического вещества, включая ту его часть, которая за время измерений будет израсходована на дыхание.
2. Чистая первичная продуктивность – скорость накопления органического вещества в растительных тканях, за вычетом той его части, которая использовалась на дыхание.
3. Вторичная продуктивность – скорость накопления органического вещества на уровне консументов.
4. Чистая продуктивность сообщества – скорость накопления органического вещества, не потребленного гетеротрофами (урожай на корню)
Накопленная продуцентами энергия поступает далее в пищевую цепь. Именно пищевые цепи служат для передачи энергии в биоценозе.
В 1942 г. гидробиолог Р. Линдеман (США) предложил "трофодинамический аспект экологии". Опираясь на теоретические построения и экспериментальные данные, Р. Линдеман описал закон "пирамиды энергий" и рассчитал, что при переходе энергии с одного трофического уровня на другой экологическая эффективность составляет примерно 10%. Около 90% от ассимилированной организмами энергии рассеивается (диссипируется) в виде тепловой энергии. Это впоследствии было убедительно подтверждено разными исследователями и вошло в историю как "правило 10%".
Правило Линдемана сыграло большую практическую роль в вопросах природопользования. Оно позволило рассчитать безопасные объемы промысла для популяций многих хозяйственно важных биологических видов.
Таким образом, при передаче энергии по пищевой цепи лишь 10% энергии переходит с одного трофического уровня на другой. Остальная энергия рассеивается. Приведенная ниже схема позволяет понять, почему лишь 10% энергии переходит на следующий трофический уровень пищевой цепи. Как видно из этой схемы, лишь энергия, заключенная в теле организма способна к дальнейшей передаче по пищевой цепи.
Если рассмотреть пищевую цепь в целом, то поток энергии будет выглядеть следующим образом:
Таким образом, энергия проходит по цепи питания, уменьшаясь в 1000, 100 или 10 раз при каждом переходе с уровня на уровень. Например, 1 гектар леса поглощает солнечной энергии около 9 млрд. к. кал. в год, в результате чего создается приблизительно 6 тонн древесины и 4 т листьев. Легко подсчитать. Что энергетическая ценность этого количества биомассы составляет 46 мл к.кал. таким образом, экологическая эффективность лесных биоценозов составляет 0,5%. Таким образом, под экологической эффективностью понимают способность организма превращать пищу в биомассу собственного тела.
