Экологические пирамиды

Экологические пирамиды - это графические изображения  численности и структуры между  продуцентами, консументами и редуцентами. Основанием пирамиды служит уровень  продуцентов, а последующие уровни питания образуют этажи и вершину  пирамиды. Известны три основных типа экологических пирамид:

1) пирамида чисел,  отражающая численность организмов  на каждом уровне (пирамида Элтона);

2) пирамида биомассы, характеризующая массу живого  вещества, - общий сухой вес, калорийность  и т.д.;

3) пирамида продукции  (или энергии), имеющая универсальный характер, показывает изменение первичной продукции (или энергии) на последовательных трофических уровнях.

Пирамида чисел  отображает отчетливую закономерность, обнаруженную Элтоном: количество особей, составляющих последовательный ряд звеньев от продуцентов к консументам, неуклонно уменьшается (рис.1). В основе этой закономерности лежит, во-первых, тот факт, что для уравновешивания массы большого тела необходимо много маленьких тел; во-вторых, от низших трофических уровней к высшим теряется количество энергии (от каждого уровня до предыдущего доходит лишь 10% энергии) и, в-третьих - обратная зависимость метаболизма oт размера особей (чем мельче организм, тем интенсивнее обмен веществ, тем выше скорость роста их численности и биомассы).

Однако пирамиды численности будут сильно различаться  по форме в разных экосистемах, поэтому  численность лучше приводить  в табличной форме, а вот - биомассу - в графической. Она четко указывает  на количество всего живого вещества на данном трофическом уровне, например, в единицах массы на единицу площади - г/м2 или на объем - г/м3 и т.д.

В наземных экосистемах  действует следующее правило  пирамиды биомасс: суммарная масса  растений превышает массу всех травоядных, а их масса превышает всю биомассу хищников. Это правило соблюдается, и биомасса всей цепочки изменяется с изменениями величины чистой продукции, отношение годового прироста которой к биомассе экосистемы невелико и колеблется в лесах разных географических зон от 2 до 6%. И только в луговых растительных сообществах она может достигать 40-55%, а в отдельных случаях, в полупустынях - 70-75 %.

На рис.2 показаны пирамиды биомасс некоторых биоценозов. Как видно из рисунка, для океана приведенное выше правило пирамиды биомасс недействительно - она имеет  перевернутый (обращенный) вид. Для экосистемы океана характерна тенденция накапливания биомассы на высоких уровнях у хищников. Хищники живут долго и скорость оборота их генераций мала, но у продуцентов - у фитопланктонных водорослей, оборачиваемость может в сотни раз превышать запас биомассы. Это значит, что их чистая продукция и здесь превышает продукцию, поглощенную консументами, т.е. через уровень продуцентов проходит больше энергии, чем через всех консументов.

Отсюда понятно, что еще более совершенным  отражением влияния трофических отношений на экосистему должно быть правило пирамиды продукции (или энергии): на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы, создаваемой за единицу времени (или энергии), больше, чем на последующем. Пирамида продукции отражает законы расходования энергии в трофических цепях. На рис.3 показана пирамида энергий (Ю. Одум, 1986).

В конечном итоге  все три правила пирамид отражают энергетические отношения в экосистеме, а пирамида продукции (энергии) имеет  универсальный характер.

В природе, в  стабильных системах биомасса изменяется незначительно, т.е. природа стремится  использовать полностью валовую  продукцию. Знание энергетики экосистемы и количественные ее показатели позволяют  точно учесть возможность изъятия  из природной экосистемы того или иного количества растительной и животной биомасссы без подрыва ее продуктивности.

Человек получает достаточно много продукции от природных  систем, тем не менее основным источником пищи для него является сельское хозяйство. Создав агроэкосистемы, человек стремится получить как можно больше чистой продукции растительности, но ему необходимо тратить половину растительной массы на выкармливание травоядных животных, птиц и т.д., значительная часть продукции идет в промышленность и теряется в отбросах, т.е. и здесь теряется около 90% чистой продукции и только около 10% непосредственно используется на потребление человеком.

В природных  экосистемах энергетические потоки также изменяются по своей интенсивности  и характеру, но этот процесс регулируется действием экологических факторов, что проявляется в динамике экосистемы в целом. 

Любая жизнь  требует постоянного притока  энергии и вещества. Энергия расходуется  на осуществление основных жизненных  реакций, вещество идет на построение тел организмов. Существование природных экосистем сопровождается сложными процессами вещественно-энергетического обмена между живой и неживой природой. Эти процессы очень важны и зависят не только от состава биотических сообществ, но и от физической среды их обитания.

Поток энергии в сообществе – это ее переход от организмов одного уровня к другому в форме химических связей органических соединений (пищи).

Поток (круговорот) вещества – перемещение вещества в форме химических элементов  и их соединений от продуцентов к  редуцентам и далее (через химические реакции, происходящие без участия живых организмов) вновь к продуцентам.

Круговорот вещества и поток энергии – не тождественные  понятия, хотя нередко для измерения  перемещения вещества используются различные энергетические эквиваленты (калории, килокалории, джоули). Отчасти это объясняется тем, что на всех трофических уровнях, за исключением первого, энергия, необходимая для жизнедеятельности организмов, передается в форме вещества потребленной пищи. Лишь растения (продуценты) могут непосредственно использовать для своей жизнедеятельности лучистую энергию Солнца.

Строгое измерение  циркулирующего в экосистеме вещества можно получить, учитывая круговорот отдельных химических элементов, прежде всего тех, которые являются основным строительным материалом для цитоплазмы растительных и животных клеток.

В отличие от веществ, которые непрерывно циркулируют по разным блокам экосистемы и  всегда могут вновь  входить в круговорот, энергия может  быть использована в  организме только один раз.

Согласно законам физики энергия может переходить из одной формы (например, энергии света) в другую (например, потенциальную энергию пищи), но она никогда не создается вновь и не исчезает. Не может быть ни одного процесса, связанного с превращением энергии, без потери некоторой ее части. В своих превращениях определенное количество энергии рассеивается в виде тепла и, следовательно, теряется. По этой причине не может быть превращений, например пищевых веществ в вещества, из которых состоит тело организма, идущих со стопроцентной эффективностью.

Существование всех экосистем зависит  от постоянного притока  энергии, которая  необходима всем организмам для поддержания  их жизнедеятельности  и самовоспроизведения.

Лишь около  половины солнечного потока, падающего  на зеленые растения, поглощается фотосинтетическими элементами, и лишь малая доля поглощенной энергии (от 1/100 до 1/20 части) запасается в виде энергии, необходимой для деятельности тканей растений.

По мере удаления от первичного продуцента скорость потока энергии (то есть количество энергии, выраженное в энергетических единицах, перешедшее с одного трофического уровня на другой) резко ослабевает.

Падение количества энергии при переходе с одного трофического уровня на более высокий  определяет число самих этих уровней. Подсчитано, что на любой трофический уровень поступает лишь около 10% (или чуть более) энергии предыдущего уровня. Поэтому общее число трофических уровней редко превышает 3–4.

Соотношение живого вещества на разных трофических  уровнях подчиняется  в целом тому же правилу, что и соотношение поступающей энергии: чем выше уровень, тем ниже общая биомасса и численность составляющих его организмов.

Соотношение численности  разных групп организмов дает представление  об устойчивости сообщества, ведь биомасса и численность некоторых популяций являются одновременно и показателем жизненного пространства для организмов данного и других видов. Например, числом деревьев в лесу определяется не только общий запас заключенной в них биомассы и энергии, но и микроклимат, а также количество убежищ для многих насекомых и птиц.

Пирамиды численности  могут быть перевернутыми. Это происходит, когда скорость воспроизводства  популяции жертвы высока, и даже при низкой биомассе такая популяция  может быть достаточным источником пищи для хищников, имеющих более высокую биомассу, но низкую скорость воспроизводства. Например, на одном дереве может жить и кормиться множество насекомых (перевернутая пирамида численности). Перевернутая пирамида биомассы свойственна водным экосистемам, где первичные продуценты (фитопланктонные водоросли) очень быстро делятся и умножаются в числе, а их потребители (зоопланктонные ракообразные) гораздо крупнее, но имеют длительный цикл воспроизводства.

Биология: учебник  для студентов высшего учебного заведения / С,Г, Мамонтов В.Б. Захаров, Т.А. Козлова, стер.-М.: Издательский центр «Академия», 2008

Батуев А.С. –  Биология: Большой справочник для  школьников и поступающих в вузы/ Батуев А.С., Гуленкова М.А., Еленевский А.Г. и др. – 2-е изд. – М.: Дрофа, 1999. – 668 с.: ил.

http://otherreferats.allbest.ru/biology/00106349_0.html

Система правовой охраны природы. Гарантии прав граждан  на здоровую и благоприятную для  жизни окружающую среду.

Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов представляет собой сложную и многоплановую проблему. Решение ее сопряжено с регулированием взаимоотношений человека и природы, подчинением их определенной системе законоположений, инструкций и правил. В нашей стране такая система установлена в законодательном порядке.

Правовая охрана природы представляет собой совокупность установленных государством правовых норм и возникающих в результате их реализации правоотношений, направленных на выполнение мероприятий по сохранению естественной среды, рациональному использованию природных ресурсов, оздоровлению окружающей человека жизненной среды в интересах настоящего и будущих поколений. Это система государственных мероприятий, закрепленных в праве и направленных на сохранение, восстановление и улучшение условий, необходимых для жизни людей и развития материального производства.

В систему правовой охраны природы России входят четыре группы юридических мероприятий.

Правовое регулирование  отношений по использованию, сохранению и возобновлению природных ресурсов.

Организация воспитания и обучения кадров, финансирование и материально-техническое обеспечение  природоохранных действий.

Государственный и общественный контроль за выполнением  требований охраны природы.

Юридическая ответственность  правонарушителей.

В соответствии с экологическим законодательством  объектом правовой охраны выступает  природная среда - объективная, существующая вне человека и независимо от его  сознания реальность, служащая местом обитания, условием и средством его существования.

Имеется большое  количество законоположений, определяющих правовое регулирование природоохранных  отношений. Совокупность природоохранных  норм и правовых актов, объединенных общностью объекта, предметов, принципов  и целей правовой охраны, в России образует природоохранное (экологическое) законодательство.

Источниками экологического права признаются нормативно-правовые акты, в которых содержатся правовые нормы, регулирующие правовые отношения. К ним относятся законы, указы, постановления и распоряжения, нормативные акты министерств и ведомств, законы и нормативно-правовые акты субъектов Российской Федерации.

В СССР, а затем  в России было шесть периодов развития экологического законодательства.

1918-1922 гг. - возникновение и становление законодательных актов об охране и использовании природных ресурсов.

1922-1957 гг. - активное  развитие союзного природоресурсного  законодательства.

1953-1963 гг. - принятие  во всех республиках бывшего  СССР законов об охране природы  (например, Закон РСФСР «Об охране природы» был принят в 1960 г.).

1968-1980 гг. - проведение  кодификации союзного и республиканского  законодательства о земле, недрах, водах, лесах, животном мире, атмосферном  воздухе. Принятие по этим объектам  соответствующих Основ законодательства СССР и союзных республик, кодексов в союзных республиках.

1985-1990 гг. - попытка  перестроить общественные отношения  в охране природы и рациональном  использовании природных ресурсов, разработать закон об охране  природы в СССР и создать  специальные органы управления в СССР и республиках.