Тема 27. Экологические пирамиды.

Моделирование "Составление схем передачи энергии в пищевых цепях". Решение экологических задач и экологических ситуаций.

Экосистема определяется как сообщество, состоящее из живых и неживых организмов, которые существуют рядом и взаимодействуют друг с другом. Она не имеет определённых размеров, так как может быть такой же маленькой, как дерево, или такой же большой, как вся земная масса. Экосистемы разбиты на разные ранги, называемые трофическими уровнями, которые составляют экологическую пирамиду.

В 1927 году концепция экологической пирамиды была впервые предложена английским экологом Чарльзом Элтоном (поэтому она также известна как элтонская пирамида). Экологическая пирамида — это графическое изображение треугольной формы, которое показывает количество организмов, биомассы и заключённой в них энергии на каждом трофическом уровне в экосистеме и их биологическую продуктивность. Она состоит из ряда горизонтальных полос, изображающих определённые ранги. Длина каждого столбца представляет общее количество особей, или биомассы, или энергии на каждом уровне в экосистеме. Все организмы в биологии классифицируются на основе различных факторов окружающей среды, таких как образ жизни в определённой экосистеме (что едят и как получают энергию):
Организмы, которые производят органические вещества из неорганических, называются продуцентами (производителями). Растения и некоторые бактерии являются преобразователями солнечной энергии в процессе фотосинтеза и создают (синтезируют) органические вещества, которые потребители используют в качестве пищи. Как правило, такие пирамиды в окружающем мире начинаются именно с потребителей. Они расположены внизу и проходят через различные ступени, поднимаясь по пирамиде. Вершина представляет самый высокий уровень в цепи питания.

Следующим уровнем в иерархии являются консументы — это потребители органического вещества. Травоядные животные употребляют растительную пищу, а плотоядные — животную. В результате процесса пищеварения, протекающего в организмах консументов, происходит первичное измельчение и разложение органического вещества.

После этого редуценты разрушают мёртвые или разлагающиеся организмы и при этом осуществляют естественный процесс разложения.

Виды:

Пирамида чисел (или численности). Здесь учитывается количество организмов на каждой ступени. В процессе продвижения вверх по уровням количество организмов уменьшается. Производители образуют наибольшее количество и, следовательно, находятся на самом дне.

Пирамида энергии. Она вертикальная и представляет собой поток энергии от производителей к конечным потребителям.

Пирамида биомассы. Она представляет количество биомассы организмов, присутствующих на каждом уровне. Биомасса — это ни что иное, как вес организмов.

В целом, все они являются вертикальными, за исключением некоторых случаев. Например, в пищевой сети детрита (остатки органических веществ, перегной, которые образуются при переработке мёртвых растений и животных бактериями и простейшими) пирамида чисел не является вертикальной, потому что многие организмы питаются мёртвыми растениями или животными. Перевёрнутой экологической пирамидой также является пирамида биомассы в океане. Но следует отметить, что пирамида энергии находится исключительно в вертикальном положении, поскольку поток энергии является однонаправленным.

Вертикальная пирамида чисел на примере экосистемы пруда и луга кратко описывается следующим образом:

Травы занимают самый низкий уровень (основание) из-за их обилия в экологии.

Следующая более высокая ступень — основной потребитель — травоядные, например, кузнечик. Индивидуальное количество кузнечиков меньше, чем у травы.

Следующая ступень — это основной хищник, например крысы. Количество крыс меньше, чем кузнечиков, потому что они питаются кузнечиками.

Далее вторичный хищник, змеи. Они питаются крысами.

И наконец, верхний хищник, такой как ястреб. С каждым более высоким уровнем количество индивидуумов уменьшается.

При необходимости определить, какую массу растений сохранит от поедания гусеницами пара синиц при выкармливании 5 птенцов, если вес одного птенца 3 грамма, следует для начала составить цепь питания. Выглядеть она будет так: растения — гусеницы — синицы.

Правило экологической пирамиды показывает, что на каждом предыдущем уровне количество биомассы и энергии, которые запасаются организмами за единицу времени больше, чем на последующем

в 10 раз. Следовательно, соотношение будет следующим: растения 1500 г — гусеницы 150 г — синицы 15 г. Таким образом, пара синиц, выкармливая своих птенцов, сохраняет 1,5 кг растений.

---

К основным экологическим проблемам современности относятся:

• 
  сокращение численности видов растений и животных;
  
• 
  деградация земель;
  
• 
  озоновые дыры;
  
• 
  антропогенное загрязнение воздуха и воды;
  
• 
  кислотное содержание в осадках;
  
• 
  вырубка лесов;
  
• 
  изменение климата;
  
• 
  повышение уровня океана. 
  

Сокращение численности видов растений и животных

Последние полвека интенсивно сокращаются популяции животных и растений. Исчезновение отдельных видов может повлечь серьезные последствия. В истории уже были примеры вмешательства человека в жизнь фауны (завоз кроликов в Австралию, уничтожение летучих мышей в США, массовое уничтожение воробьев в Китае). 

Помимо прямого воздействия человека на флору и фауну, есть косвенное. Многие представители животных и растений гибнут вследствие утраты естественной среды обитания, не сумев приспособиться к новым условиям существования. Происходит это по причине вырубки лесов, распашки земель под сельскохозяйственные нужды, искусственного осушения водоемов и болот. 

Деградация земель

Деградация земель — это так называемое опустынивание. Порой растительный мир не в силах справиться с последствиями антропогенного воздействия и самовосстановиться естественным путем. Это происходит из-за вырубки лесов, нехватки пресной воды, неправильного использования плодородных земель. 

Под деградацией земель также понимают утрату почвой способности давать урожай. Плодородный слой почвы истощается, его разрушению способствуют применяемые человеком химические удобрения и реагенты, которыми обрабатываются угодья.

Озоновые дыры

Озоновый слой — это верхний слой атмосферы с высоким содержанием озона, функция которого — защищать все живое на планете от пагубного воздействия ультрафиолетового излучения. Озоновые дыры — это пробоины в защите, которые ведут к росту онкологических и инфекционных заболеваний. Также ультрафиолет уничтожает планктон, который является основой пищевой цепочки в Мировом океане. 

---

Впервые озоновая дыра была обнаружена над Антарктидой в 1982 году. 

Ученые выяснили, что разрушению озонового слоя способствуют:

• 
  запуск ракет, космических кораблей и спутников в космос; 
  
• 
  активное использование авиации;
  
• 
  выброс в атмосферу фреона, который повсеместно используется в системах кондиционирования и в холодильных установках. 
  

Антропогенное загрязнение воздуха и воды

Загрязнения, вызванные деятельностью человека, делятся на:

• 
  производственные (выбросы в атмосферу с промышленных предприятий);
  
• 
  транспортные (загрязнение, возникающее в результате работы разных видов транспорта);
  
• 
  бытовые (отходы, возникшие в результате повседневной деятельности человека). 
  

Атмосферное загрязнение негативно влияет на здоровье человека, провоцируя развитие сердечных и легочных заболеваний. Содержание в воздухе оксида азота и диоксида серы вызывают гибель растений и некоторых видов животных. Нужно учитывать, что атмосферное загрязнение — это проблема не только мегаполисов. С помощью ветра оно может распространяться на значительные расстояния. 

Загрязнение воды связано в первую очередь с большим количеством хозяйственно-бытовых стоков в водоемы. Биологическая очистка воды не гарантирует ее полного очищения от микробов и инфекций. В регионах, близких к экватору, наблюдается дефицит пресной воды. Положение еще больше усугубляется загрязнением водоемов и отсутствием надлежащей очистки питьевой воды. Загрязнение вод, помимо отрицательного влияния на здоровье людей, ведет к гибели рыб и других животных. Часто это связано со сбросом в водоемы химических отходов с предприятий и авариями на судах, перевозящих топливо. 

Кислотное содержание в осадках (дождь, снег)

Данная проблема — следствие загрязнения воды и воздуха. Содержание вредных элементов в осадках пагубно воздействует на почвы, водоемы и растительный мир. Кислотные дожди отрицательно влияют на урожайность сельскохозяйственных культур и безопасность питьевой воды. 

Вырубка лесов

Тропические леса — это легкие нашей планеты, они производят кислород, необходимый для существования всего живого. Их неконтролируемая вырубка приводит к:

• 
  лишению животных и птиц естественной среды обитания;
  
• 
  формированию засушливых почв;
  
• 
  увеличению парникового эффекта (ускоряется процесс глобального потепления). 
  

---

Изменение климата

Изменение климата — это закономерный процесс, который существенно ускорен человеком за счет:

1. 
   вырубки лесов — парниковый эффект позволяет солнцу нагревать нашу планету и препятствует отдаче излучения, что приводит к повышению температуры на Земле;
   
2. 
   загрязнения атмосферы в результате сжигания ископаемых (угля, нефти, газа) — это тоже ведет к появлению в воздухе большого количества двуокиси углерода, удерживающего солнечное тепло в атмосфере планеты. 
   

Эти факторы ускоряют процесс глобального потепления. 

Повышение уровня океана

Глобальное потепление провоцирует таяние ледников и повышение уровня мирового океана. Все последствия этого явления трудно предсказать. Но точно можно говорить о затоплении территорий, об угрозе естественной среде обитания для многих видов флоры и фауны, об исчезновении целых экосистем.

Большинство перечисленных проблем тесно связаны между собой. А причина одна — неконтролируемая деятельность человека. 

Вести законы и положения в сфере экологии несложно. Труднее их соблюдать. Экологическое воспитание — то, чему нужно учить детей с раннего детства. Важно понимать, что потребительское отношение к природе рано или поздно приведет к экологической катастрофе. Если человечество хочет и дальше жить на планете Земля, ему нужно научиться заботиться о своем доме. 

Вопросы:

1. 
   Согласно правилу пирамиды чисел общее число особей, участвующих в цепях питания, с каждым звеном…
   
2. 
    Ряд организмов, в котором от предшествующего организма к последующему происходит передача вещества, называют…
   
3. 
    Первоначальным источником веществ и энергии в большинстве экосистем являются..
   
4. 
   Прогрессивное уменьшение биомассы и энергии от продуцентов к консументам и от них к редуцентам называют…
   
5. 
   Большое разнообразие видов в экосистеме - основа формирования разнообразных цепей питания, сбалансированного круговорота веществ и …
   

---

Смотрите также файлы

• Угрозы Интернета Что такое безопасное подключение.docx

• Понятия работоспособность, утомление, усталость.docx

• Fepo и FeMoo оксидные нанесённые катализаторы для парофазного селективного окисления 1,2пропандиола 4 Физическая химия.pdf

• Учебный совет.docx

• Лфк для опорнодвигательного аппарата.docx