5-лекция

1. Экосистемный подход

ЭКОСИСТЕМНЫЙ ПОДХОД
5 -ЛЕКЦИЯ. ЭКОСИСТЕМЫ И ПРИНЦИПЫ ИХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ. КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ,
ПОТОКИ ЭНЕРГИИ, ПРОДУКТИВНОСТЬ. БИОСФЕРА КАК ГЛОБАЛЬНАЯ ЭКОСИСТЕМА. УЧЕНИЕ
В.И. ВЕРНАДСКОГО.

2. revision

REVISION
• Основные разделы Экологии, которые были рассмотрены на предыдущих лекциях?
• Чем отличаются абиотические факторы от биотических?
• Что такое биоценоз?
• Что такое биогеоценоз?

3. Биологический круговорот вещества

БИОЛОГИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВА

4. Экосистема

ЭКОСИСТЕМА
• Любую совокупность организмов и неорганических компонентов окружающей их
среды, в которой может осуществляться круговорот веществ, называют
экологической системой или экосистемой.
• Экосистема – это объединение живых организмов с окружающей средой,
рассматривающая их на основе взаимоотношений между живыми и неживыми
природными элементами.
• Экосистемы – открытые термодинамические функционально целостные системы,
которые существуют за счет поступления из окружающей среды энергии и
частично вещества и которые саморазвиваются и саморегулируются.

5. Иерархия экосистем

ИЕРАРХИЯ ЭКОСИСТЕМ
биосфера.
естественный
пояс
Биогеоценотический
комплекс
биогеоценоз
ландшафт
(ландшафтная
провинция)
биогеографическая
область (экосистема
суши, океана,
атмосферы, глубин
Земли)

6. Экосистема vs биогеоценоз

ЭКОСИСТЕМА VS БИОГЕОЦЕНОЗ
ЭКОСИСТЕМА
БИОГЕОЦЕНОЗ
• А. Тенсли, 1935 г.
• акцент
на процессах —
обмене веществ и
энергии, круговороте,
потоке энергии,
устойчивости.
• Международная
экология
• В.Н. Сукачёв, 1940 г.
• акцент
на географической
привязке —
реальный участок
Земли с
однородными
условиями.
• Советская школа

7. Группы природных экосистем (Ю.Одум, 1986)

ГРУППЫ ПРИРОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ (Ю.ОДУМ, 1986)
Экосистемы
Наземные (биомы)
Пресноводные
Морские
Тундра
Тайга
Широколиственные леса
Степи
Пустыни
Саванны и др.
Реки, ручьи
Озера, пруды
Водохранилища
Болота
Заболоченные леса
Открытый океан
Шельфовая зона
Районы апвеллинга
Эстуарии
Глубоководные
Рифтовые зоны

8. К основным свойствам экосистем относятся:

К ОСНОВНЫМ СВОЙСТВАМ ЭКОСИСТЕМ ОТНОСЯТСЯ:
• круговорот веществ,
• биологическая продуктивность,
• устойчивость,
• гомеостаз,
• самоочищение,
• сукцессия,
• климакс.

9. Круговорот веществ

КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ
запасы биогенных
элементов: углерод (C),
кислород (O), водород
(H), азот (N), фосфор
(P), сера (S),
микроэлементы
продуценты или
автотрофы (растения и
фотосинтезирующие
бактерии) – организмы,
синтезирующие
органические вещества
из неорганических в
процессе фотосинтеза
или хемосинтеза;
консументы –это
принимающие
(потребляющие)
организмы
окружающей среды;
редуценты.
принцип функционирования экосистем:
получение ресурсов и избавление от отходов происходят в рамках круговорота всех элементов.

10.

• Цепи питания, начинающиеся с
фотосинтезирующих организмов,
называют цепями выедания (или
пастбищными), а цепи, которые начинаются с отмерших остатков
растений, трупов и экскрементов животных, - детритными цепями.
• Первый трофический уровень - это
всегда продуценты; растительноядные консументы относятся ко
второму трофическому уровню;
плотоядные, живущие за счет
растительноядных форм - к
третьему; потребляющие других
плотоядных - соответственно к
четвертому и т.д.

11. Цепь питания

ЦЕПЬ ПИТАНИЯ
• передача энергии от одного живого организма к другому. Энергия постоянно
переходит, но часть теряется на каждом этапе
• Растение получает энергию от Солнца. Но не всю — только 1%.
→ заяц ест траву, получает часть этой энергии;
→ волк ест зайца, получает ещё меньшую часть;
→ волка ест еще кто-то, также получает меньше энергии
• Каждый следующий уровень теряет около 90% энергии (она уходит на дыхание,
движение, выделение тепла и т.д.).

12. правило 10% (принцип Линдемана):

ПРАВИЛО 10% (ПРИНЦИП ЛИНДЕМАНА):
• При переходе с одного трофического
уровня на другой передаётся примерно
10% энергии, а 90% теряется.
• Это объясняет, почему пищевая пирамида
сужается кверху.
• Почему нельзя существовать экосистеме,
где слишком много хищников.
• Почему вырубка растений (продуцентов) →
разрушает всю систему.

13. Биологическая продуктивность экосистем

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ ЭКОСИСТЕМ
• Скорость создания органического вещества в экосистемах называется биологической
продукцией, а масса тела живых организмов - биомассой. Таким образом, биологическая
продуктивность экосистем - это скорость создания в них биомассы.
• Органическая масса, которая создается растениями за единицу времени называется
первичной продукцией сообщества, а продукция животных или других консументов вторичной. Понятно, что вторичная продукция не может быть больше первичной или даже
равной ей.
• Например, масса всех трав, выросшиx за год в степи, значителъно больше, чем годовой прирост
всех раститeльноядных животных, а прирост хищников меньше, чем раститeльноядных животных.
Основную структуру биомассы составляют растения (99,2 %).

14. Важно!

ВАЖНО!
• основа устойчивости экосистемы - это их сложный видовой состав.
• Когда же из состава экосистемы выпадают основные виды - средообразователи, это ведет к
разрушению всей системы и смене сообществ. Подчас такие изменения в природе
производит не кто иной как человек: вырубая леса, чрезмерно вылавливая рыбу в водоемах
и т.п.

15. Динамизм или гомеостаз

ДИНАМИЗМ ИЛИ ГОМЕОСТАЗ
• Гомеостаз - это способность экосистемы сохранять устойчивость и равновесие,
несмотря на внешние изменения → экосистема умеет саморегулироваться.
• Когда в природе что-то нарушается (пожар, засуха, вырубка, наводнение),
она пытается восстановить баланс - вот это и есть проявление гомеостаза.

16. сукцессия

СУКЦЕССИЯ
• Бывает и так, что изменившиеся условия позволяют включиться в экосистему нoвым
видам. В целом происходит так называемая сукцессия (от лат. succesio - преемственность)
• последовательная необратимая смена биоценозов, преемственно возникающих иа одной
и той же территории в результате влияния природных факторов или воздействия
человека.
Первuчной сукцессией называется процесс
развития и смены биоценозов на незаселенных
ранее участках, начинающийся с их колонизации.
Классический пример - постепенное обрастание
голой скалы с развитием в конечном итoге на ней
леса.
Вторичная сукцессuя
происходит на месте
сформировавшегося ранее
биоценоза после его
нарушения по какой-либо
причине (пожар, вырубка леса,
засуха и т.п.). В современных
условиях вторичные
изменения наблюдaютcя
повсеместно.

17. биосфера

БИОСФЕРА
• термин Биосфера впервые был введен австрийским геологом
Э.Зюссом в 1875 году
• В.И. Вернадский создал подробное учение о биосфере.

18. биосфера

БИОСФЕРА
• Под биосферой В.И. Вернадский понимал тонкую оболочку Земли на стыке трех геологических сфер литосферы, атмосферы и гидросферы, в которой все процессы протекают под прямым воздействием живых
организмов.
• Биосферой В.И.Вернадский назвал ту область нашей планеты, в которой существует или когда-либо
существовала жизнь и которая постоянно подвергается или подвергалась воздействию живых организмов.
• Биосфера - сложная наружная оболочка Земли, населенная организмами, составляющими в совокупности
живое вещество планеты.
• Биосферой называют ту часть оболочки Земли, состав, структура и энергетика которой обусловлены прошлой и
современной деятельностью живых организмов.
• Биосфера - это глобальная экосистема (экосфера)

19.

Учение В.И. Вернадского. Границы биосферы
Вернадский первым сказал:
живые организмы не просто
“живут” на планете,
а активно формируют её,
участвуя во всех природных
процессах.
То есть, растения, животные,
микроорганизмы - создают и
поддерживают атмосферу, почвы,
круговорот веществ, климат и
воду.

20. Учение В.И. Вернадского

УЧЕНИЕ В.И. ВЕРНАДСКОГО
Понимание взаимосвязей
• Ничто в природе не существует отдельно: любое действие человека влияет на все звенья системы.
Принцип круговорота веществ
• Всё возвращается в природу, ничего не исчезает — поэтому важно сохранять баланс.
Экологическое равновесие
• Если нарушить одну часть биосферы (например, вырубить леса) — изменится климат, вода, почвы.
Ответственность человека
• Мы — часть биосферы, а не её хозяева. Задача человечества — стать «разумной силой» и защищать
планету.

21. Вопросы

ВОПРОСЫ
• Почему цепи питания не могут быть слишком длинными?
• Почему устойчивость экосистемы зависит от её видового разнообразия?
• Что означает принцип гомеостаза в экосистеме?
• Как учение В.И. Вернадского помогает нам сегодня в решении
экологических проблем?
• Приведите примеры разрушенной экосистемы. Какие меры были
приняты для восстановления?

22. Тесты

ТЕСТЫ