Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Экология arrow Экология

Концентрация вещества в трофических цепях

В трофических цепях все виды веществ последовательно переходят от одного организма к другому. Органические вещества в этом процессе превращаются в специфическую форму для каждого вида растений и животных. Так, белки растений в процессе питания фитофагов, которые их потребляют, расщепляются до аминокислот, и уже из них в организме животного синтезируют свои специфические белки.

Другая судьба присуща отдельным химическим веществам, в том числе так называемых ксенобиотиков - веществам, в природе изначально отсутствовали, а потом синтезированные человеком. Такие вещества проходят через трофические цепи неизменными. В силу того, что размер биомассы в экологических пирамидах закономерно снижается при переходе на каждый новый трофический уровень, концентрация ксенобиотиков в расчете на единицу биомассы становится больше. Этот эффект называется законом концентрирования веществ в трофических цепях.

Концентрирования веществ в трофических цепях имеет важные последствия для всей практики хозяйствования человека в природных экосистемах. Загрязнения, которое считается незначительным при оценке количества загрязнителя в окружающей среде, становится катастрофически опасным при действии закона концентрирования и опасным, прежде всего, для самого человека, который находится на вершине всех трофических цепей пастбищного типа.

Трофические цепи выполняют еще и барьерную функцию, с концентрируя и барьерными функциями живого вещества связана способность экосистем к самоочищению она проявляется в отношении большого класса веществ. Ряд из них, попадая в трофической цепи, постепенно разрушается. Но такая способность бином к самоочищению не безгранична. Есть верхний предельный уровень концентрации, превышение которого уже не дает возможности Биома очиститься от данного вещества. Здесь многое зависит от типа загрязняющего вещества и скорости ее поступления в экосистему. При постепенном поступлении загрязняющих веществ самоочищения идет эффективнее, чем при разовых выбросах в экосистему большого количества ксенобиотиков.

Некоторые загрязняющие вещества в биогеохимических циклах не разрушаются, а переходят в депо цикла (горные породы, атмосферу и т.п.), и их вредное воздействие на организм снижается. Это происходит со многими минеральными веществами.

Развитие и эволюция экосистем

Экосистемам, как и всем природным объектам, присущие закономерные изменения во времени. Эти изменения соответствуют принципу самостоятельного развития и движения материи. Для обозначения явления развития экосистем обычно используют термин "эволюция". Он не совсем удачен. Со словом "эволюция" в большинстве случаев ассоциируется историческое развитие, борьба за существование и естественный отбор. На уровне экосистем этих явлений нет, но термин "эволюция" здесь применяется большинством авторов и менять его нет оснований. Хотя, по М.А. Голубцом (1969), приходится говорить о экосистемную эволюцию. Экосистемная эволюция включает в себя "изменение во времени пространственной и функциональной организации экосистем" (М. Голубец, 1982).

В экосистемных эволюции существует две согласовании формы развития:

a) эволюция живых организмов;

b) самоорганизация неживой материи.

Закономерности биологической эволюции, открытые Ч. Дарвину, уже хорошо изучены. Сравнительно новой страницей в экологии является установление фактов и механизмов самоорганизации в неорганическом мире.

Открытие самоорганизации в неорганическом мире как противовеса росту энтропии имеет эпохальное значение, и его философские последствия еще до конца неосознанным

В неживой материи к саморазвитию способны открытые системы, состоящие из подсистем с коллективной поведением. В противоположность второму закону термодинамики, в неорганической материи, однако, известны случаи, когда порядок возникает из беспорядка.

В экологии развитие в форме самоорганизации материи является важным свойством экосистем. Кооперативная поведение живой материи, которая эволюционирует, и абиотических компонентов экосистем самоорганизующихся ведет к возникновению все новых и новых форм организации. Они и составляют содержание экосистемной эволюции. Открытый характер экосистем приводит к тому, что их эволюция определяется внутренними особенностями экосистем, которые само-развиваются. Но она осуществляется также и за счет внешних по отношению экосистем возмущений.

Внутренним источником самоорганизации экосистем противоречия форм и темпов развития живого и неживого компонента, их структуры. Детальный анализ, проведенный М.А. Голубцом (1982), показал, что за счет эволюции экосистем в биосферный круговорот веществ включаются все новые потенциальные среды обитания и повышается производительность и стабильность биогеоценотического покрова Земли в целом. Еще до него А.И. Леток (1925) сформулировал правило максимума потока энергии в биологических системах, согласно которому экосистемная эволюция ориентирована так, что все большее и большее доля энергии направляется на увеличение независимости и автономности экосистем к внешним возмущениям.

Важным двигателем постепенных изменений экосистем процесс жизнедеятельности организмов. При полном замкнутости биогеохимич них циклов в экосистемах накапливаются органические и неорганические остатки специфического характера. Так, очевидно, что на самых ранних этапах эволюции экосистем в них не было организмов, которые использовали для дыхания свободный кислород том, что его в атмосфере просто не было. По мере накопления кислорода, в результате фотосинтеза зеленых растений на Земле начали формироваться экосистемы помещали живые организмы, которые дышали кислородом.

Другой двигатель экосистемной эволюции - это самая биологическая эволюция, то есть изменение организмов разного уровня организации. Как показано М.А. Голубцом, вся совокупность генотипов той или иной экосистемы составляет генопласт, также является объектом эволюции. Ю Одум (1986) подчеркивал важность для эволюции экосистем двух эффектов: коэволюции и группового отбора. Появление тесной кооперации типа "растение и его фитофаги", "жертва и хищник, специализированные цветка и их опылители - это все результат коэволюции.

Данные геологии свидетельствуют, что эволюция экосистем обусловлена ходом возрастных изменений самой геоморфологической структуры Земного Шара и связанными с ними изменениями климата. Анализируя факторы эволюции экосистем, М.А. Голубцы (1983) подчеркивал, что экосистемы как природные структуры содержат значительное количество аккумулированной в них свободной энергии. Это приводит к их неустойчивое состояние и ведет к периодическим самозбурень. Таким образом, можно утверждать, что процесс экосистемной эволюции базируется на трех основных факторах:

1) изменении среды;

2) наследственной изменчивости живых организмов и естественном отборе;

3) наличия в экосистемах свободной энергии.

Общий анализ закономерностей изменения экосистем показывает, что в условиях более или менее стабильного экологической среды экосистемы, которые имеют большое внутреннее разнообразие, вытесняют простые экосистемы. Экосистемная эволюция идет от простого к сложному. По BC Голубевым (1992), критерием прогрессивности эволюции экосистем и биосферы является темп наращивания в них свободной энергии, способствует увеличению устойчивости функционирования экосистем и способности к саморегуляции.

Динамику развития крупных экосистем и биосферы в целом можно увидеть из анализа частного случая эволюции экосистем -сукцесии.

Сукцессия - это последовательная смена экосистем (экосистем) в одной и той же территории под влиянием природных факторов или деятельности человека.

Начальной точкой такого развития при рассмотрении сукцессии удобно считать такие участки, как полностью заняты любыми живыми организмами. Это, например, поля лавы, обнажение почвы после сдвига, свежие речные наносы. Группировка живых организмов, которые первыми оказываются в таких местах, называются пионерами. По мере развития любого пионерного группировки, оно рано или поздно достигает устойчивого равновесия, когда группировка не может заменяться другим группировкам. Такие группировки называются климаксного.

Полный набор группировок живых организмов во временной последовательности их изменений от пионерного к климаксного составляет сукцессий ный ряд.

Анализируя экосистемы, различают сукцессию экосистемы в целом и отдельно сукцессии растительности, животного и микробного населения. В типичном случае обобщенная схема сукцессии заключается в последовательной смене низших растений и животных более организованными, а у растений - еще и многолетними формами (рис.2.6.). Различают первичные сукцессии, когда заселяется изначально лишен жизни субстрат, и вторичные сукцессии, когда формирование экосистемы идет на базе такого группировки, ранее существовало, но впоследствии было разрушенным. Вторичные сукцессии берут начало на местах пожарищ, вырубок, падшего сельскохозяйственного землепользования и т.п. Концепция сукцессий была сформирована в 1916 году Ф.Э. Клементсом. По его мнению, все основы и сукцессии обязательно завершаются одним климаксным группировкой, соответствующего данному климату. Такой подход получил название моноклимакса.

Принципиальная схема сукцессии в лесной зоне

Рис. 2.6. Принципиальная схема сукцессии в лесной зоне

Позже было показано, что и в условиях одного типа климата, в зависимости от характера почвы, гидрологического режима и т.п., формируется целый набор различных, но устойчивых группировок. Это явление получило название поликлимаксу.

BC Ткаченко и А В.П.. Генов (1992) для заповедника "Каменные могилы" Донецкой области описали интересный сукцессионный ряд степной экосистемы. Здесь последовательно сменяют друг друга пионерная, типчаковая, ковильова, корневищно-злаковая, злаково-разнотравных, кустарниковая и лесная фазы. Примечательно, что начальные фазы этого ряда проявляют ежегодные флуктуации, которые сильно зависят от проникновения полупаразитический растения погремок весенний. В сочетании с роющей деятельностью Слепака это возвращает степную экосистему к начальной фазе. Развитие происходит как бы за своеобразными полупетлями. Немаловажно, что в этом случае сукцессия является не только изменением характера растительного покрова, это динамический процесс всей экосистемы.

 
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Психология
Региональная экономика
Религиоведение
Риторика
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее