Реферат Экосистема копия. Реферат по дисциплине Экология Понятие экосистемы. Глобальные экологические проблемы современной цивилизации
 Скачать 43.69 Kb.
|
|
Российский университет Реферат по дисциплине «Экология» Понятие экосистемы. Глобальные экологические проблемы современной цивилизации. Преподаватель: . Выполнил: . Москва 2023г. Оглавление Введение 1. Понятие экологических систем................................................ 3 2. Структура экосистемы...............................................................4 3. Продуцирование и разложение в природе...............................8 4. Гомеостаз экосистемы............................................................... 9 5. Энергия экосистемы................................................................. 10 6. Биологическая продуктивность экосистем............................ 11 7. Экологические пирамиды........................................................ 12 8. Экологическая сукцессия......................................................... 13 9. Глобальные экологические проблемы современной цивилизации............................................................14 9.1 Глобальное потепление..................................................15 9.2 Разрушение озонового слоя...........................................15 9.3 Загрязнение мирового океана........................................15 9.4 Загрязнение воздуха....................................................... 16 9.5 Недостаток питьевой воды............................................ 16 9.6 Уничтожение тропических лесов..................................16 9.7 Опустынивание...............................................................16 9.8 Уменьшение биоразнообразия......................................17 9.9 Истощение природных ресурсов.................................. 17 9.10 Перенаселение.............................................................. 17 10. Если хочешь помочь природе, начни с себя!....................... 18 Литература.............................................................................................. 19 Введение Жизнь среднестатистического человека сегодня наполнена комфортом. Он преодолевает дальние расстояния на личном автомобиле, самолете или поезде, его рацион состоит из разнообразных блюд, а за его здоровьем следит целая армия врачей, составляющих единую систему здравоохранения. Но это только на первый взгляд. На самом деле каждый из нас постоянно сталкивается с серьезными рисками, о которых мы можем даже не подозревать. Речь идет о глобальных экологических проблемах. Экологические проблемы возникают в следствие нарушения экологических систем, нарушает их сам же человек. А причина нарушения экосистем - одна. Это потребительское отношение человека к планете, ее ресурсам, другим живым существам ее населяющим и, более того, друг к другу. Здесь я хочу подробно описать само понятие «Экологических систем» и привести список самых важных экологических проблем, которые требуют решения. Понятие экологических систем Экологическая система (экосистема) – это любая единица (биосистема), включающая все совместно функционирующие организмы (биотическое сообщество) на данном участке и взаимодействующая с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенные биотические структуры и круговорот веществ между живой и неживой частями. (по Ю. Одуму). Понятие экологической системы можно также определить через понятия биоценоз и биотоп: Биоценоз – это совокупность совместно обитающих популяций разных видов микроорганизмов, растений и животных. Биотоп – это условия окружающей (неживой) среды на определенной территории (воздух, вода, почвы и подстилающие породы). Таким образом, экосистема – это биоценоз + биотоп. При изучении экосистем главным предметом исследования становятся процессы трансформации вещества и энергии между биотой и физической средой, т.е. возникающий биогеохимический круговорот веществ в экосистеме в целом. Биота – это флора и фауна данной территории в совокупности. К экосистемам можно отнести биотические сообщества любого масштаба с их средой обитания от пруда до Мирового океана и от пня лесу до обширного лесного массива. Выделяют также: микроэкосистемы (подушка лишайника на стволе дерева), мезоэкосистемы (пруд, озеро, степь…), макроэкосистемы (континент, океан), глобальную экосистему (биосфера Земли). Структура экосистемы Экосистема состоит из трех частей: сообществ, потока энергии, потока (круговорота) веществ. Экологическая система по трофической структуре делится на два яруса: верхний – автотрофный ярус, или «зеленый пояс», включающий фотосинтезирующие организмы, создающие сложные органические молекулы из неорганических простых соединений, нижний – гетеротрофный ярус, или «коричневый пояс» почв и осадков, в котором преобладает разложение отмерших органических веществ снова до простых минеральных образований. С биологической точки зрения в составе экосистемы выделяют: неорганические вещества (C, N, CO2, H2O, P, O и др.), участвующие в круговоротах. органические соединения (белки, углеводы, жиры, гумусовые вещества и др.). воздушная, водная и субстратная среда, включающая абиотические факторы. продуценты, консументы, редуценты. Неорганические вещества, находящиеся в экосистемах, вовлечены в постоянный круговорот. Запасы веществ, которые потребляются организмами, в природе небезграничны. Если бы эти вещества не использовались многократно, жизнь на Земле была бы невозможной. Такой бесконечный круговорот веществ в природе возможен лишь при наличии функционально различных групп организмов, способных осуществлять и поддерживать поток веществ, извлекаемых ими из окружающей среды.
Продуцирование и разложение в природе. Фотосинтезирующие, и отчасти хемосинтезирующие, организмы создают органические вещества на Земле – продукцию в количестве 100 млрд. тонн в год и примерно такое же количество веществ должно превращаться в результате дыхания растений в углекислый газ и воду. Однако этот баланс неточен, т.к. известно, что в прошлые геологические эпохи создавался избыток органического вещества, в особенности, 300 млн. лет назад, что выразилось в накоплении в осадочных породах угля. Этот избыток образовался вследствие того, что в соотношении О2/СО2 баланс сдвинулся в сторону СО2 и заметная часть продуцированного вещества, хоть и очень небольшая, не расходовалась на дыхание и не разлагалась, а окаменевала и сохранялась в осадках. Сдвижение баланса в сторону повышения содержания кислорода около 100 млн. лет назад сделало возможным эволюцию и существование высших форм жизни. Без процессов дыхания и разложения, так же как и без фотосинтеза, жизнь на Земле была бы невозможна. Дыхание – это процесс окисления, который еще в древности справедливо сравнивали с горением. Благодаря дыханию как бы «сгорает» накопленное при фотосинтезе органическое вещество. Дыхание – это процесс гетеротрофный, приблизительно уравновешивающий автотрофное накопление органического вещества. Различают аэробное, анаэробное дыхание и брожение. Аэробное дыхание – процесс, обратный фотосинтезу, где окислитель, газообразный кислород присоединяет водород. Анаэробное дыхание происходит обычно в бескислородной среде, и в качестве окислителя служат другие неорганические вещества, например, сера. Брожение – такой анаэробный процесс, в котором окислителем становится само органическое вещество. На основе сказанного можно утверждать, что происходит некоторое отставание гетеротрофного разложения от продуцирования во времени. И такое соотношение наблюдается на уровне биосферы. «Отставание гетеротрофной утилизации продуктов автотрофного метаболизма есть одно из важнейших свойств экосистемы». Однако в результате деятельности человека это свойство находится под угрозой и прежде всего из-за непомерного потребления кислорода огромными двигателями и други аппаратами, которое может привести к снижению продукции. Гомеостаз экосистемы. Гомеостаз – это способность биологических систем – организма, популяции и экосистем – противостоять изменениям и сохранять равновесие. Гомеостаз обеспечивает саморегулирование системы. Действие гомеостаза заключается в механизме обратной связи, отрицательной и положительной. Рассмотрим в качестве примера субсистему «хищник-жертва», которая является частью экосистемы. Положительная обратная связь «усиливает отклонение», например, увеличивает чрезмерно популяцию жертвы. Отрицательная обратная связь «уменьшает отклонение», напр., ограничивает рост популяции жертвы за счет увеличения численности популяции хищников. Если в систему «хищник – жертва» не вмешиваться (напр., человек не уничтожает хищника), то результат саморегуляции будет описываться гомеостатическим плато – областью отрицательных связей. При нарушении системы начинают преобладать положительные обратные связи, что может привести к гибели системы. Наиболее устойчивыми являются крупные экосистемы. Это происходит за счет взаимодействия круговоротов веществ и потоков энергии. Энергия экосистемы. Трофическая цепь – пищевая цепь. Трофический уровень – место каждого звена в пищевой цепи. Посредством трофической цепи солнечная энергия передается всем организмам. Пища, поглощаемая консументом, усваивается не полностью – от 12 до 20% у некоторых растительноядных, до 75% и более у плотоядных. Энергетические затраты связаны с: поддержанием обмена веществ, дыханием, значительная часть энергии рассеивается в виде тепла при химических реакциях в организме и особенно при активной мышечной работе. В конечно счете вся энергия, использованная на метаболизм, превращается в тепловую и рассеивается в окружающей среде. часть пищи выделяется в виде экскрементов, некоторая часть идет на образование тканей и некоторого запаса питательных веществ, т.е. на рост. Таким образом, большая часть энергии при переходе с одного трофического уровня на другой, более высокий, теряется. Потери приблизительно составляют 90 %: на каждый последующий уровень передается не более 10 % энергии от предыдущего уровня. Например, если калорийность продуцента составляет 1000 Дж, то при попадании в тело фитофага остается 100 Дж, в теле хищника уже 10 Дж, а если этот хищник будет съеден другим, то на его долю останется лишь 1 Дж, т.е. 0,1 % от калорийности растительной пищи. Различают два вида трофических цепей: цепи выедания, или пастбищные, которые начинаются с поедания фотосинтезирующих организмов, и детритные цепи разложения, которые начинаются с остатков отмерших растений, трупов и экскрементов животных. Таким образом, входя в экосистему, поток лучистой энергии разбивается на две части, распространяясь по двум видам трофических цепей, но источник энергии общий – солнечный свет. Биологическая продуктивность экосистем. Биологическая продуктивность экосистем – это скорость, с которой продуценты усваивают солнечную энергию в процессе фотосинтеза, образуя органическое вещество, которое затем может быть использовано в качестве пищи. Существует два уровня продуцирования, на которых создается первичная и вторичная продукция. Первичная продукция – это органическая масса, создаваемая продуцентом в единицу времени. Вторичная продукция – это прирост массы консументов за единицу времени. Первичная продукция подразделяется на два уровня – валовую и чистую продукцию. Валовая первичная продукция – это общая масса валового органического вещества, создаваемая растением в единицу времени при данной скорости фотосинтеза, включая и траты на дыхание. Растения тратят на дыхание от 40 до 70% валовой продукции. Чистая первичная продукция – это та часть валовой продукции, которая не израсходована на «дыхание». Она представляет собой величину прироста растений, и именно эта продукция потребляется консументами и редуцентами. Все живые компоненты экосистемы – продуценты, консументы и редуценты – составляют общую биомассу, или живой вес, сообщества в целом или его отдельных частей, тех или иных групп организмов. Биомассу обычно выражают через сырой и сухой вес, но можно выражать и в энергетических единицах – калориях, джоулях и т.д. На образование биомассы расходуется не вся энергия, но та энергия, которая используется, создает первичную продукцию и может быть расходоваться в разных системах по-разному. Если скорость изъятия ее консументами отстает от скорости прироста растений, то это ведет к постепенному приросту биомассы продуцентов и возникает избыток мертвого органического вещества. Последнее приводит к заторфовыванию болот, зарастанию мелких водоемов, созданию большого запаса подстилки таежных лесах и т.д. В стабильных сообществах практически вся продукция тратится в трофических цепях, и биомасса остается постоянной. Экологические пирамиды. Трофическую структуру экосистем можно изобразить графически, в виде так называемых экологических пирамид. Основанием пирамиды служит уровень продуцентов, а последующие уровни питания образуют этажи и вершину пирамиды. Существует три типа экологических пирамид: пирамида чисел, отражающая численность организмов на каждом уровне, пирамида биомассы, характеризующая массу живого вещества, пирамида продукции (энергии), отражающая изменение первичной продукции на последующих трофических уровнях. Правило пирамиды чисел: пирамида чисел отображает следующую закономерность: количество особей, составляющих последовательный ряд звеньев от продуцентов к консументам, неуклонно уменьшается. В основе этой закономерности лежит: тот факт, что для уравновешивания массы большого тела необходимо много маленьких тел, от низших трофических уровней к высшим теряется количество энергии, обратная зависимость метаболизма от размера особей (чем мельче организм, тем интенсивнее обмен веществ, тем выше скорость роста их численности и биомассы). Правило пирамиды биомасс: суммарная масса растений превышает массу всех травоядных, масса травоядных превышает всю биомассу хищников. Правило пирамиды продукции: на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы, создаваемой за единицу времени, больше, чем на последующем. Экологическая сукцессия. Сукцессия – последовательная смена биоценозов, преемственно возникающая на одной и той же территории (биотопа) под влиянием природных факторов (в т.ч. и внутренних противоречий самих биоценозов) или воздействия человека. Изменения в сообществе в результате сукцессии носят закономерный характер и обусловлены взаимодействием организмов между собой и с окружающей абиотической средой. Экологическая сукцессия происходит в определенный отрезок времени, в который изменяется видовая структура сообщества и абиотическая структура его существования вплоть до кульминации его развития – возникновения стабилизированной системы – климакса. В этом состоянии система находится тогда, когда в ней на единицу энергии приходится максимальное количество симбиотических связей между организмами. Стабильность сообщества может быть длительной лишь в том случае, если изменения среды, вызванные одними организмами, точно компенсируются деятельностью других, с противоположными экологическими требованиями. Это условие нарушается при нарушении круговорота веществ, и тогда часть популяций, которые не могут выдержать конкуренцию, вытесняются другими, для которых эти условия благоприятны, и гомеостаз восстанавливается. Для возникновения сукцессии необходимо свободное пространство. В зависимости от первоначального состояния субстрата различают первичную и вторичную сукцессию. Первичная сукцессия – это если формирование сообществ начинается на первоначально свободном субстрате. Вторичная сукцессия – это последовательная смена одного сообщества, существовавшего на данном субстрате, другим, более совершенным для данных абиотических условий. Глобальные экологические проблемы современной цивилизации. Экологическая проблема — это изменение природной среды, в результате (антропогенных воздействий или стихийных бедствий), ведущее к нарушению структуры и функционирования природы. Глобальные проблемы порождены противоречиями общественного развития, резко возросшими масштабами воздействия деятельности человечества на окружающий мир и связаны также с неравномерностью социально-экономического и научно-технического развития стран и регионов. Решение глобальных проблем требует развертывания международного сотрудничества. Современные ученые считают, что человечество уже живет в разрушающемся мире в условиях все нарастающего жестокого экологического кризиса, который превращается в кризис всей цивилизации. Экологический кризис мы можем определить как нарушение равновесия в экологических системах и в отношениях человеческого общества с природой. Он характеризуется, в частности, тем, что человек, общество и государство неспособны преломить тенденцию ухудшения состояния окружающей среды. Важнейшие глобальные экологические проблемы, стоящие перед современным человеком, следующие: Глобальное потепление Разрушение озонового слоя Загрязнение мирового океана Загрязнение воздуха Недостаток питьевой воды Уничтожение тропических лесов Опустынивание Уменьшение биоразнообразия Истощение природных ресурсов Перенаселение Глобальное потепление Наиболее серьезную угрозу представляет глобальное потепление климата, которое вызывает активное таяние ледников, истончение морского арктического льда. В результате многие виды арктических животных, птиц и растений оказались на грани исчезновения. Дожди в низких и высоких широтах становятся более частыми и обильными, а в тропических и субтропических — напротив, климат становится более засушливым. Баланс в экосистемах нарушается, по всему миру отмечаются частые наводнения, засухи и ураганы. А в 2018 году американские ученые доказали прямую связь глобального потепления климата с резким ростом количества суицидов. Предотвратить это можно лишь одним способом: резко сократить выбросы парниковых газов и углекислого газа в атмосферу. Разрушение озонового слоя Еще одна проблема, с которой столкнулось человечество — это разрушение озонового слоя. Поскольку озон, располагающийся на высоте 20-25 км над поверхностью Земли, является своеобразным фильтром, поглощающим агрессивные ультрафиолетовые лучи Солнца, то при истончении озонового слоя люди массово теряют зрение, получают солнечные ожоги, которые впоследствии приводят к развитию злокачественных опухолей кожи. Кроме того, опасности подвергаются морские экосистемы, так как фитопланктон, выступающий здесь в роли основного звена пищевой цепочки, не может нормально развиваться при чрезмерном воздействии жесткого УФ-излучения. Решение данной проблемы базируется на отказе от использования фреоновых газов, которые наиболее активно разрушают озоновый слой. Загрязнение мирового океана Уже несколько лет научное экологическое сообщество ищет технологии для решения и такой проблемы, как загрязнение Мирового океана пластиковыми отходами. В данный момент обнаружено пять огромных мусорных островов, которые дрейфуют в водах Тихого, Атлантического и Индийского океанов и создают огромные риски для всех их обитателей. Некоторые животные и рыбы принимают микрочастицы пластика за фитопланктон и ошибочно поедают их. Птенцов морских птиц привлекают более крупные пластиковые кусочки ярких оттенков, молодые птицы проглатывают их, обрекая себя на мучительную смерть. В данный момент пока не найдено эффективных путей выхода из данной ситуации. Однако на суд экспертов постоянно предлагаются новые концепции и идеи. Загрязнение воздуха Жителей мегаполисов особенно волнует проблема загрязнения воздуха. Огромные объемы выхлопных газов, выбросов от предприятий окутывают города в толстый слой смога, дышать в котором порой становится просто невозможно. Отсюда многочисленные проблемы со здоровьем у взрослых и детей. Очистить воздух от примесей можно через сокращение автомобильного транспорта, использования многоступенчатых систем очистки на промышленных предприятиях, а также через широкое применение энергосберегающих технологий. Недостаток питьевой воды Население засушливых регионов остро страдает от недостатка питьевой воды. Бесконечные эпидемии, хронические заболевания, социальная напряженность и территориальные конфликты из-за источников воды терзают людей, заставляя их покидать свою Родину и отправляться на поиски лучшей жизни. Последствия водного дефицита уже ощутили на себе и европейцы, когда улицы их городов заполонили мигранты из Африки и Ближнего Востока. Уничтожение тропических лесов Еще одна проблема, последствия которой уже скоро ощутит всё человечество — это уничтожение тропических лесов. Тропические леса не даром называют легкими планеты. Они перерабатывают углекислый газ, концентрация которого в атмосфере постоянно растет, в кислород, необходимый для дыхания живых организмов. К тому же, с вырубка и сожжение лесных насаждений ведет к таким рискам, как опустынивание почвы и утрата биоразнообразия на Земле. Остановить эти процессы крайне сложно, поскольку здесь требуется комплексный подход, подразумевающей решение массы экономических, социальных и политических задач. Опустынивание В результате глобальных изменений климата, вырубки лесов, дефицита пресной воды, интенсивного использования плодородных земель происходит их истощение и превращение в пустыни. В итоге возникает опасность голода, а недостаток воды проявляется в росте инфекционных заболеваний. Люди вынуждены мигрировать в более благополучные районы, что приводит к социальным конфликтам и распространению эпидемий. Уменьшение биоразнообразия В природе все взаимосвязано. Существующее многообразие видов живых существ на планете - не каприз природы, а насущная необходимость. Исчезновение одного вида вызывает нарушение работы всей экосистемы. Как наглядный пример можно привести кампанию по уничтожению воробьев в Китае в конце 50-х годов прошлого столетия. В результате нарушился экологический баланс, и расплодившиеся насекомые уничтожили не только посевы, но и листву на деревьях. Это привело к масштабному голоду в стране и смерти более 30 млн. человек. Процесс исчезновения видов и появления новых постоянно идет в природе. Однако, с участием человека уменьшение видового разнообразия происходит катастрофическими темпами. С начала 17 века на планете исчезло более 800 видов растений и животных. Истощение природных ресурсов Не менее остро стоит и проблема истощения природных ресурсов. Бурный рост промышленности ведет к потреблению невероятного количество природных ресурсов, а их запасы на планете весьма ограничены. По оценкам ученых, нефти, угля и прочих полезных ископаемых хватит на ближайшие 40-50 лет. Перспективы дальнейшего выживания для человечества весьма туманны. Помогут лишь отказ от топлива из ископаемого сырья, разумный подход к потреблению товаров и услуг, экономия воды и электричества в быту Перенаселение За последние 200 лет население Земли выросло с 1 до 7,5 миллиардов человек и ежегодно увеличивается на 80-90 миллионов. По прогнозам к 2100 году оно может составить более 10 млрд. Однако, по некоторым оценкам, Земля не так уж и перенаселена. Ведь 70% существующего населения проживают всего на 7% суши. При таком раскладе рассчитали, что наша планета, с учетом мест непригодных для жизни, может спокойно разместить до 25 миллиардов человек. Тем не менее, такая оценка не очень корректна, поскольку сегодня более половины населения сосредоточено в городах. Как следствие, уже сейчас мы сталкиваемся с проблемой относительного перенаселения, когда скученность в совокупности с несовершенным механизмом распределения материальных благ приводит к серьезным последствиям. Если хочешь помочь природе, начни с себя! Человек — гениальное творение природы и неотъемлемая ее часть, однако с появлением новых технологий и увеличения темпов роста численности населения на Земле, планета страдает все больше, и нужно человеку больше обращать внимание на энергосбережение. Именно мы — люди, уничтожаем не возобновляемые ресурсы, губим флору и фауну, нарушаем природные циклы, одним словом — вредим. Всё меняется вокруг нас: звери начинают вымирать, а острова уходить под воду, целые города уничтожаются катаклизмами, но только люди продолжают по-хамски относиться к планете и с большим энтузиазмом выкачивать из нее те последние крупицы, в которых она так нуждается. Происходящее вокруг нас — дело наших же рук, и только сказав себе «СТОП» у нас появится шанс попросить прощение у Земли. Можно предложить такие пути решения как: усилить внимание к вопросам охраны природы и обеспечения рационального использования природных ресурсов; установить систематический контроль за использованием предприятиями и организациями земель, вод, лесов, недр и других природных богатств; усилить внимание к вопросам по предотвращению загрязнений и засоления почв, поверхностных и подземных вод; уделять большое внимание сохранению водоохранных и защитных функций лесов, сохранению и воспроизводству растительного и животного мира, предотвращению загрязнения атмосферного воздуха; усилить борьбу с производственным и бытовым шумом. Конечно, многие из этих предложений уже применяются в некоторых сферах жизни общества, но это, скорее всего, является лишь исключением, чем взявшиеся за основу деятельности правилом. Литература: 1. http://www.saveplanet.su/ 2. Кочуров Б. И. География экологических ситуаций (экодиагностика территорий). — М.: ИГ РАН, 1997. — 156 с. 3. Охрана окружающей среды/ Справочник. Составитель Л. П. Шариков. 4. http://www.wwf.ru/ 5. https://studopedia.ru/3_42815_energiya- 6. https://dzen.ru/a/XEnAnP_yfQCuGj7cekosistemi.html 7. https://studfile.net/preview/495320/page:3/ 8. https://moluch.ru/archive/58/8206/ | ||||||||||||||||||||||||||||||