главная

Законы биопродуктивности экосистем

 

терминологическая работа
биопродуктивность экосистем
законы биопродуктивности экосистем
усвоение материала
об авторе

В жизни экологических систем действуют общие термодинамические принципы и законы сохранения энергии, вещества, информации. 

Пеpвое начало теpмодинамики гласит, что энергия не создается ни из чего и не исчезает в никуда, а только переходит из одной формы в другую. Энергия имеет множество разнообразных воплощений, среди них энергия движения, теплота, энергия гравитации, электрическая энергия, химическая энергия и другие. Независимо от формы, энергия означает способность совершать работу.

Втоpое начало теpмодинамики указывает, в каком направлении протекают естественные самопроизвольные процессы: энергетические процессы могут идти самопроизвольно только при условии перехода энергии из концентрированной формы в рассеянную. 

Третий биогеохимический принцип В.И. Вернадского: живое вещество находится в непрерывном химическом обмене с космической средой, его окружающей, и создается и поддерживается на нашей планете космической энергией Солнца.

Закон (принцип) энергетической проводимости: поток энергии, вещества и информации в системе как целом должен быть сквозным, охватывающим всю систему или косвенно отзывающимся в ней. Иначе система не будет иметь свойства единства.

 Закон развития системы за счет окружающей ее среды: любая система может развиваться только за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей её среды; абсолютно изолированное саморазвитие невозможно

Принцип экологической комплементарности (дополнительности): никакая функциональная часть экосистемы (экологический компонент, элемент и т. п.) не может существовать без других функционально дополняющих частей. Происходит это потому, что каждая подсистема связана с другими согласно общему принципу дополнительности и группе закономерностей сложения систем

Закон однонаправленности потока энергии: энергия, получаемая сообществом (экосистемой) и усваиваемая продуцентами, рассеивается или вместе с их биомассой передается консументам первого, второго и т. д. порядков, а затем редуцентам с падением потока на каждом трофическом уровне в результате процессов, сопровождающих дыхание. Поскольку в обратный поток (от редуцентов к продуцентам) поступает ничтожное количество изначально вовлечённой энергии, говорить о "круговороте энергии" нельзя. Существует лишь круговорот веществ, поддерживаемый потоком энергии. Однонаправленность потока энергии формирует в экосистемах относительно замкнутый круговорот веществ.

Закон экологической корреляции: в экосистеме, как и в любом другом целостном природно-системном образовании с участием живого, все входящие в неё виды живого и абиотические экологические компоненты функционально соответствуют друг другу. Выпадение одного элемента системы, например, исчезновение вида, неминуемо ведет к исключению всех тесно связанных с этим элементом системы других её частей и функциональному изменению целого.

Закона единства организм - среда (В.И. Вернадский): жизнь развивается в результате постоянного обмена веществом и информацией на базе потока энергии в совокупном единстве среды и населяющих её организмов

Под системой понимается совокупность элементов, находящихся в отношениях и связях дpуг с дpугом, обpазующих опpеделенную целостность, то есть структурно-функциональное единство

Основными характеристиками любой системы будут: а) границы, б) свойства элементов и системы в целом, в) структура, г) характер связей и взаимодействия между элементами системы, а также между системой и ее внешней средой.

Любой биоценоз- это совокупность взаимодействующих живых организмов, объединенных в цепи питания,с отдельными трофическими уровнями.

Цепь питания - это ряд,где каждый предыдущий уровень служит пищей последующему.

Трофический уровень - отдельное звено цепи питания.

трава -> полевка-> гадюка-> змееяд

Любая цепь питания начинается с продуцентов или их остатков, далее консументы I пор., консументы II пор. и редуценты.

Виды цепей питания:

1, Цепи выедания(пастбищные) — начинаются с живых растений.
2. Цепи разложения(детритные) — начинается с мертвого растительного опада.

Экологические пирамиды- это графическое изображение соотношения между продуцентами, консументами и редуцентами, выраженное в единицах массы, числе особей, энергии. 
«Нормальная» пирамида бывает в случае истинного хищничества. Жертв много, хищник один.


«Перевернутая» пирамида бывает в водоеме, когда биомасса продуцентов меньше, чем консументов.

Закон пирамиды энергий или закон (правило) 10 % Р. Линдемана: с одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой, более высокий её уровень (по "лестнице": продуцент - консумент - редуцент) в среднем около 10 % поступившей на предыдущий уровень экологической пирамиды энергии.  Дополнительная информация: . Если энергия при переходе на более высокий уровень экологической пирамиды десятикратно теряется, то накопление ряда веществ, в том числе токсичных и радиоактивных, в примерно такой же пропорции увеличивается. Этот факт фиксирован в правиле биологического усиления. Н.Ф. Реймерс (1994) отмечал, что оно справедливо для всех экосистем. В водных экосистемах накопление многих токсичных веществ, в том числе хлорорганических пестицидов, коррелирует с массой жиров (липидов), т. е. явно имеет энергетическую подоснову.

Пример: Для того чтобы вырос один орел,нужно 500 кг травы,условно принимая, что на каждом трофическом уровне всегда поедаются только представители предыдущего уровня(трава - заяц - орел.)

 

Правило "метаболизм и размеры особей" или правило Ю. Одума: при неизменном энергетическом потоке в пищевой сети или цепи, более мелкие наземные организмы с высоким удельным метаболизмом создают относительно меньшую биомассу, чем крупные.