2.2. Проблемная лекуия 2.1. по модулю 2 "Основы традиционной экологии”: – Теоретическая экология. Круговороты.

Началу изучения самого крупного раздела "Общей экологии", а именно "Основы традиционной экологии" начиная с 1 курса, предшествовало формирование знаний по отдельным фундаментальным понятиям, которые составляют основу геккелевской экологии и без которых дальнейшее освоение курса невозможно.

Современное представление о биосфере введено В.И.Вернадским. Повторим, что границы биосферы, в атмосфере до- слоя озона (25 км),в гидросфера-до макс.глубины (11 км), литосфере ( до 3 км., нефтеносные слои).

Биосфера возникла с появлением жизни 4 млрд.лет тому. Она включает организмы (3 млн.видов) и их остатки, зоны атмосферы, гидросферы, литосферы, населенные и видоизмененные этими организмами, живое вещество, биогенное вещество (продукты жизнедеятельности организмов, осадочных породы органического происхождения), биокосное вещество (продукты распада и переработки горных пород живыми организмами), косное вещество (горные породы магматического и неорганического происхождения, вод, переработанные и видоизмененные живыми организмами), вещества космического происхождения.

Особенность биосферы - биогенная миграция атомов химических .элементов, вызванная энергией Солнца и вращающаяся в процессах обмена веществ, росте, размножении организмов.

Изучение взаимосвязи организмов с, окружающей средой представляют собой объект экологических исследований.

Экосистема является основным объектом изучения традиционной экологии. Впервые это понятие ввел в 1935 г. А.Тенсли. По А.Тенсли экосистема - безразмерные устойчивые системы живых и неживых компонентов, в которых совершается внешний и внутренний круговорот вещества и энергии.

Экосистема охватывает пространство любой протяженности и размерности (от капли до планеты). Как было ранее отмечено, существует несколько подходов (взглядов) на определение этого понятия. К сказанному ранее добавим, что экосистема - 1) любое сообщество живых существ и его среда обитания, объединенные в единое функциональное целое, возникающее на основе взаимозависимости и причинно-следственных связей, существующих между отдельными экологическими компонентами. Выделяют микроэкосистемы (например, ствол гниющего дерева и т.п.), мезоэкосистемы (лес, пруд и т.д.) и макроэкосистемы (океан, континент и т.п.). Глобальная экосистема одна - биосфера; 2) синоним биогеоценоза. Биогеоценоз правильнее рассматривать как иерархически элементарную комплексную, т.е. состоящую из биотопа и биоценоза, экосистему, своеобразную "клеточку" (по аналогии с клеточным строением организмов;) 3) информационно саморазвивающаяся, термодинамически открытая совокупность вещества и энергии, единство и функциональная связь которых в пределах характерного для определенного участка биосферы времени и пространства обеспечивают превышение на этом участке внутренних закономерных перемещений вещества, энергии и информации над внешним обменом ( в том числе между соседними аналогичными совокупностями) и на основе этого неопределенно долго саморегуляцию и развитие целого под управляющим воздействием биотических и биогенных составляющих. Различают следующие структуры экосистемы (т.е.

- компонентная (видовой или популяционный состав) и количественное соотношение различных видов в популяции и др. структурных элементов;

- пространственное распределение элементов (хорологическая)

- вертикальное распределение.

- трофическая - совокупность всех связей, в первую очередь, цепей и циклов питания. В трофических цепях различают: продуцентов, консументов и редуцентов.

По закону Линдемана (1942 г.), только 10% энергии, поступившей на определенный трофический уровень биоценоза, передается организмами, находящимся на более высоких трофических уровнях. Поэтому количество звеньев в пищевой цепи всегда ограничено (5-6).

Солнечной энергией 100

I Продуценты 100

II Консументы 1 порядка 1-3

III Вторичные консум. 0,1-0,6

IV Вторичные хищники 0,01-0,1

V Паразиты вторичные хищников

VI Надпаразиты высоких порядков.

1; числами 0.1 - обозначена биомасса в условных числах

Экосистемы имеют ряд принципиальных отличий от технических систем.

-неадекватность поведения.

-многомерность протекающих в системе формирующих интеграционных процессов.

-принцип, неприменимость традиционных методов оптимизации по экологическим критериям.

Основное свойство экосистем - наличие одного (чаще всего биотического) главного компонента, с точки зрения которого она и рассматривается. Привязка к земной поверхности второстепенна, анализ ведется чаще всего, с трофических позиций. Все остальные компоненты среды рассматриваются с точки зрения их влияния на главный компонент.

Относительно биогеоценоза, необходимо отметить, что ряд исследователей считает, что он состоит из элементарных (низших по рангу) экологических систем, охватывающих участки пространств с практически равномерно распределенными в них условиями жизни и населяющими их организмами: ценоз (Сукачев, 1942), экоценоз (Каssas, girgis,1965), ценоэкосистема (Быков, 1970), геоэкосистема (Сочава, 1970), биоценотон (Иоганзен, 1971) геоэкобиота (Герасимов, 1973),геоэкосистема, биоэкос (Nesterov, 1975).

Отмечая экосистемы как объект исследования традиционной экологии, мы тем самым как бы автоматически присоединились к сторонникам экосистемного подхода.

Но прежде чем мы последуем популяционному подходу необходимо рассмотреть две неразрывно связанные, главные проблемы: круговорот веществ и фотосинтез. Рассмотрим их кратко на уровне понятий с минимальным объяснением (описанием).