системная экология.. Солнечная система
 Скачать 22.67 Kb.
|
|
1 Тема: Введение. Предмет экологические системы 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). Экологическая система - это единица биосферы. Иными словами, экосистема представляет собой взаимодействие биоценоза и биотопа. Примером экологической системы может быть, как небольшой гниющий пень в лесу, так и обширный лесной массив, как маленький лесной пруд, так и мировой океан. По признаку масштабности экосистемы подразделяют на: микро экосистемы (пень, гниющее дерево), мезо экосистемы (лес, река…), макро экосистемы (континент, океан), глобальную экосистему (биосфера Земли). 2 Тема: Солнечная система Солнечная система — звёздная система в галактике Млечный Путь, включающая Солнце и естественные космические объекты, обращающиеся вокруг него: планеты, их спутники, карликовые планеты, астероиды, метеороиды, кометы и космическую пыль. Строение Солнечной системы В состав солнечной системы входит восемь основных планет и пять карликовых, вращающихся приблизительно в одной плоскости. По своим физическим свойствам планеты делятся на земную группу и планеты-гиганты. Планеты земной группы относительно небольшие и плотные, состоят из металлов и минералов. К ним относятся: Меркурий, Венера, Земля, Марс. Планеты-гиганты во много раз больше других планет, они состоят из газов и льда. Это: Юпитер, Сатурн, Уран Нептун. Орбита Земли делит солнечную систему на две условные области. Во внутренней находятся ближайшие к Солнцу планеты — Меркурий и Венера. Во внешней области — более удалённые от Солнца, чем Земля: Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Пространство между орбитами Марса и Юпитера, а также за Нептуном (пояс Койпера) занимают малые небесные тела: малые планеты и астероиды. Также по пространству Солнечной системы курсируют кометы и потоки метеороидов. Тема 3 Физические концепции. Тема 4. Механистическая картина мира Механистическая картина мира – картина мира, занимавшая господствующее положение в умах и настроениях в XVI-XVIII вв., что было обусловлено особым положением механики как науки. Ее разделяли многие философы и естествоиспытатели: Ньютон, Лаплас, Гоббс, Декарт и др. В основе механистического мировоззрения – представление о мире как гигантском механизме, законы функционирования которого адекватно описываются законами механики. Становление механистической картины мира происходило под влиянием метафизических материалистических представлений о материи и формах ее существования. Ее основу составили идеи и законы механики, которая в XVII в. была наиболее разработанным разделом физики. По сути, именно механика явилась первой фундаментальной физической теорией. Идеи, принципы и теории механики представляли собой совокупность наиболее существенных знаний о физических закономерностях, наиболее полно отражали физические процессы в природе. В широком смысле механика изучает механическое движение материальных тел и происходящее при этом взаимодействие между ними. Под механическим движением понимают изменение с течением времени взаимного положения тел или частиц в пространстве. Примерами механического движения в природе являются движение небесных тел, колебания земной коры, воздушные и морские течения и т.п. Происходящие в процессе механического движения взаимодействия представляют собой те действия тел друг на друга, в результате которых происходит изменение скоростей перемещения этих тел в пространстве или их деформация. Важнейшими понятиями механики как фундаментальной физической теории стали материальная точка – тело, формы и размеры которого не существенны в данной задаче; абсолютно твердое тело – тело, расстояние между любыми точками которого остается неизменным, а его деформацией можно пренебречь. Оба вида материальных тел характеризуются с помощью следующих понятий: масса – мера количества вещества; вес – сила, с которой тело действует на опору. Масса всегда остается постоянной, вес же может меняться. Эти понятия выражаются через следующие физические величины: координаты, импульсы, энергию, силу. Тема 5. Открытые системы Открытая система – это система, которая состоит из компонентов, взаимодействующих друг с другом, через стандартные интерфейсы. Данное определение было сформулировано французской ассоциацией пользователей Unix в 1992 году, так же это исчерпывающий и согласованный набор международных стандартов информационных технологий и профилей, функциональных стандартов, которые специфицируют интерфейсы, службы и поддерживающие форматы, чтобы обеспечить интероперабельность и мобильность приложений, данных и персонала. Данное определение сформулировано международным научным техническим обществом (IEEE). Данное определение подчеркивает аспект среды, которые предоставляют открытые системы для ее использования, т.е. это внешнее описание открытой системы. Общие свойства открытых систем обычно формулируются следующим образом: расширяемость (масштабируемость) мобильность (переносимость) интеропирабельность (способность к взаимодействию с другими системами) дружественность к пользователю, в том числе легкая управляемость Концепция открытой системы была формализована в рамках, которые позволили связать теорию организма, термодинамику и эволюционную теорию.[1] Эта концепция была расширена с появлением теории информации, а затем и теории систем. Сегодня эта концепция находит свое применение в естественных и социальных науках. В естественных науках открытой системой называется система, границы которой проницаемы как для энергии, так и для массы.[2] Напротив, закрытая система проницаема для энергии, но не для материи. Определение открытой системы предполагает, что существуют запасы энергии, которые не могут быть исчерпаны; на практике эта энергия поступает из некоторого источника в окружающей среде, который можно рассматривать как бесконечный для целей изучения. Одним из типов открытых систем является система лучистой энергии, которая получает свою энергию от солнечного излучения – источника энергии, который можно рассматривать как неисчерпаемый для всех практических целей. Тема 6. Основы географий литосферы и почва как среда жизни. Литосфера - это "каменная оболочка" Земли, верхняя часть земной коры. Поверхностную часть литосферы, измельченную в процессе физического, химического и биологического выветривания и содержащуюю, помимо минерального, еще и органическое вещество, называют почвой (эдафосферой или педосферой). Значение почвы в биосфере можно определить как связующее звено биологического и геологического круговоротов. Почва служит источником вещества для образования минералов, горных пород, полезных ископаемых и способствует переносу аккумулированной солнечной энергии в глубокие слои литосферы. В почве, как и в гидросфере наблюдается вертикальная структурированность трофических процессов, связанных с биологическим круговоротом веществ. Вертикальный градиент характерен также для ряда других параметров, определяющих условия жизни почвенных организмов: света, влажности, состава газовой среды, температуры и др.экологических факторов. Как среда жизни, почва занимает промежуточное положение между атмосферой и гидросферой: она обладает структурированностью, здесь возможно обитание организмов, дышащих как по водному, так и по воздушному типу, имеет место вертикальный градиент проникновения света, более резкий, чем в гидросфере. Тема 7. Концепция возникновения экологического разнообразия живых систем Биологическое разнообразие — частота встречаемости биологических объектов или явлений на определенном интервале времени или пространстве, отражающая сложность живого вещества, его способность к саморегуляции и эволюции, Оно отображает пространственно-временную и функциональную структуру биосферы. При этом обеспечивается непрерывность живого покрова планеты и развитие жизни во времени, эффективность биогенных процессов в экосистемах, поддержание динамического равновесия и восстановление сообществ. Выделяют три уровня биологического разнообразия: видовое, генетическое и структурное. Видовое разнообразие изучается наукой систематикой. Оно отражает число видов и встречаемость из особей на конкретной территории. Показателем видового разнообразия считают соотношение между числом видов и показателями их удельного значения (численность, биомасса) или отношение числа видов к единице площади. Увеличить разнообразие можно за счет различия в питании (разные хищники могут добывать разную пищу), увеличить размер площади местообитания. Генетическое разнообразие отображает генетическую информацию, содержащуюся в живом веществе Земли конкретной территории. Генетическое разнообразие заключается в поддержании неоднородности генотипа по какому-либо наследственному признаку и другой генотипической изменчивости, которая вызвана необходимостью адаптации в природных условиях. Поддержать генетическое разнообразие можно за счет наибольшей приспособленности особей к различным природным условиям. Структурное разнообразие биоты является следствием зональности, разделения на гетерогенные участки, периодичности, пятнистости, наличия различных пищевых сетей и других способов ранжирования компонентов популяций по микро местообитаниям. Виды разнообразия: а-разнообразие — разнообразие в пределах одной экосистемы, p-разнообразие — между экосистемами, у-разнообразие — объединяет мировое разнообразие. Факторы, влияющие на биоразнообразие: 1. Зависит от количества энергии, подающейся на единицу площади; 2. Эволюция времени (наиболее древние — тропические леса — больше биоразнообразие); 3. Гетерогенность среды (граница местообитания — экотон); 4. Антропогенное воздействие; Тема 8. Биотические факторы Под биотическими факторами понимают формы взаимодействия между особями и популяциями. Биотические взаимоотношения не менее важны как регуляторы распределения организмов в природе. Биотические отношения являются многообразными. Тип взаимодействия между организмами, популяциями, видами может меняться в течение времени в связи с изменением, как их самих, так и экологической обстановки. Биотические факторы подразделяются на две группы - внутривидовые (гомотипические); - межвидовые (гетеротипические) взаимодействия. Внутривидовые (гомотипические) взаимодействия Внутривидовыми называются взаимодействия между особями одного вида. Указанные взаимодействия проявляются в виде внутривидовой конкуренции и эффекта группы. Конкуренция. При росте популяции, когда её численность приближается к насыщению среды обитания, вступает в действие механизм регуляции численности популяции – смертность ее возрастает, а плодовитость снижается. В этом случае пространство и пища становятся предметом конкуренции. Особи, которым не хватает пищи, производят меньше половых продуктов и в результате дают меньше потомства. Нередко взрослые особи при недостатке пищи пожирают своё потомство. Эффект группы – оптимизация физиологических процессов, ведущая к повышению жизнеспособности при совместном существовании. Жизнь в группе через нервную и гормональную системы отражается на протекании многих физиологических процессов в организме животного. 2. Межвидовые взаимодействия – это взаимоотношения между особями, принадлежащими к разным видам. Конкуренция. Одна из форм отрицательных взаимоотношений между видами. Межвидовая конкуренция это любое взаимодействие между популяциями двух или более видов, имеющих сходные потребности и которое неблагоприятно сказывается на их росте и выживании. Если такие виды обитают на одной территории, то каждый из них находится в невыгодном положении: уменьшаются возможности овладения пищевыми ресурсами, пространством для обитания, местами для размножения и т.д. Хищничество – взаимодействия между двумя популяциями, результаты которых отрицательно сказываются на росте и выживании одной популяции и положительно – на другой. В основе отношений «хищник-жертва» лежат пищевые связи. Хищник убивает жертву и съедает её целиком или частично. Паразитизм – взаимоотношения, при которых один вид (паразит) живет за счет другого (хозяина), поселяясь на его поверхности или внутри его тела. Симбиоз. Обоюдовыгодное сожительство особей разных видов. Различается несколько форм симбиоза, которые формировались в ходе эволюции – комменсализм, протокооперация и мутуализм. Комменсализм – один из видов сожительства организмов разных видов, при которых один из организмов живет за счет другого, не причиняя ему какого-либо вреда, но и не принося ему никакой пользы. Особенно часто комменсализм наблюдается среди морских животных. К числу комменсалов относятся рыбы, моллюски, черви и крабы. Классический пример – рыба-прилипала присасывается к крупной рыбе, передвигается с ней и питается остатками её пищи. Мелкие рыбки используют в качестве убежища голотурий, молодь ставриды- колокол медуз. Протокооперация – вид взаимодействия, при котором пользу получают оба организма от объединения, но не обязательного для них. Такая взаимная польза часто возникает при объединении крабов и кишечнополостных. Последние прикрепляются к спине крабов, маскируя и защищая их, а взамен питаясь остатками их пищи. Мутуализм – сожительство разных видов, при котором обе популяции получают пользу, причем они полностью зависят друг от друга. Аменсализм – тип межвидовых взаимоотношений, при которых возникают отрицательные условия для одной из популяций – угнетение роста и развития, а вторая подобным испытаниям не подвержена. Примером может служить влияние деревьев-доминантов на виды травяного яруса. Под пологом деревьев уменьшается освещённость, повышается влажность воздуха. При разложении опада деревьев почвы обедняются, поскольку при этом образуются кислоты, способствующие вымыванию элементов минерального питания вглубь почвенного слоя. Нейтрализм – оба вида независимы и не оказывают друг на друга никакого влияния. Нейтрализм – форма взаимоотношений, при которой совместно обитающие на одной территории организмы не влияют друг на друга. При нейтрализме особи разных видов не связаны друг с другом непосредственно, но, формируя биоценоз, зависят от состояния сообщества в целом. Например, белки и лоси в одном лесу не контактируют друг с другом, однако угнетение леса засухой сказывается на каждом из них, хотя и в разной степени. Таким образом, биотические отношения являются одним из важнейших механизмов формирования видового состава сообществ, пространственного распределения видов, регуляции их численности, имеют значение для процесса эволюции. Известный зоолог В.Н.Беклимишев все межвидовые отношения подразделил на четыре типа: трофические, топические, форические и фабрические. Трофические связи возникают, когда один вид питается другим (либо живыми особями, либо их останками и продуктами жизнедеятельности). Форические связи – участие одного вида в распространении другого. Фабрические связи – когда один вид использует для строительства своих сооружений продукты выделения или останки либо даже живых особей другого вида. Топические связи характеризуют любое, физическое или химическое изменение условий обитания одного вида в результате жизнедеятельности другого. Они заключаются в создании одним видом среды для другого, в формировании субстрата, во влиянии на движение воды, воздуха, в изменении температуры, насыщении среды продуктами выделения и т. п. |