Biomasas un enerģijas ekoloģiskās piramīdas noteikumi. Ekoloģiskās piramīdas. Enerģijas pārnese sabiedrībā

Trofisko līmeņu jēdziens

Trofiskais līmenis ir organismu kopums, kas ieņem noteiktu vietu kopējā barības ķēdē. Organismi, kas saņem enerģiju no Saules, veicot tādu pašu soļu skaitu, pieder vienam un tam pašam trofiskajam līmenim.

Šāda trofisko līmeņu veidā savienotu organismu grupu secība un pakļautība atspoguļo vielas un enerģijas plūsmu ekosistēmā, tās organizācijas pamatu.

Ekosistēmas trofiskā struktūra

Enerģijas transformāciju secības rezultātā pārtikas ķēdēs katra dzīvo organismu kopiena ekosistēmā iegūst noteiktu trofiskā struktūra. Kopienas trofiskā struktūra atspoguļo attiecības starp ražotājiem, patērētājiem (atsevišķi no pirmās, otrās utt. kārtas) un sadalītājiem, ko izsaka vai nu ar dzīvo organismu indivīdu skaitu, vai to biomasu, vai tajos esošo enerģiju, aprēķina uz laukuma vienību laika vienībā.

Trofiskā struktūra parasti tiek attēlota kā ekoloģiskas piramīdas. Šo grafisko modeli 1927. gadā izstrādāja amerikāņu zoologs Čārlzs Eltons. Piramīdas pamats ir pirmais trofiskais līmenis - ražotāju līmenis, un nākamos piramīdas stāvus veido nākamie līmeņi - dažādu pasūtījumu patērētāji. Visu bloku augstums ir vienāds, un garums ir proporcionāls skaitam, biomasai vai enerģijai attiecīgajā līmenī. Ir trīs veidi, kā veidot ekoloģiskas piramīdas.

1. Skaitļu piramīda (pārpilnība) atspoguļo atsevišķu organismu skaitu katrā līmenī. Piemēram, lai pabarotu vienu vilku, viņam vajag vismaz vairākus zaķus, lai viņš varētu nomedīt; Lai pabarotu šos zaķus, jums ir nepieciešams diezgan liels augu klāsts. Dažreiz skaitļu piramīdas var apgriezt vai apgriezt otrādi. Tas attiecas uz meža barības ķēdēm, kur koki kalpo kā ražotāji un kukaiņi ir primārie patērētāji. Šajā gadījumā primāro patērētāju līmenis ir skaitliski bagātāks par ražotāju līmeni (liels skaits kukaiņu barojas ar vienu koku).

2. Biomasas piramīda - dažādu trofisko līmeņu organismu masu attiecība. Parasti sauszemes biocenozēs ražotāju kopējā masa ir lielāka par katru nākamo saiti. Savukārt pirmās kārtas patērētāju kopējā masa ir lielāka nekā otrās kārtas patērētājiem utt. Ja organismi pēc izmēra pārāk neatšķiras, grafikā parasti tiek iegūta pakāpiena piramīda ar konusveida galu. Tātad, lai saražotu 1 kg liellopu gaļas, nepieciešami 70-90 kg svaigas zāles.

Ūdens ekosistēmās var iegūt arī apgrieztu vai apgrieztu biomasas piramīdu, ja ražotāju biomasa ir mazāka nekā patērētājiem un dažreiz arī sadalītājiem. Piemēram, okeānā ar diezgan augstu fitoplanktona produktivitāti tā kopējā masa konkrētajā brīdī var būt mazāka nekā patērētājiem (vaļiem, lielām zivīm, vēžveidīgajiem).

Skaitļu un biomasas piramīdas atspoguļo statisks sistēmas, t.i., tās raksturo organismu skaitu vai biomasu noteiktā laika periodā. Tie nesniedz pilnīgu informāciju par ekosistēmas trofisko struktūru, lai gan ļauj atrisināt vairākas praktiskas problēmas, īpaši saistītas ar ekosistēmu ilgtspējas uzturēšanu. Skaitļu piramīda ļauj, piemēram, aprēķināt pieļaujamo zivju nozvejas vai dzīvnieku nošaušanas apjomu medību sezonā bez sekām to normālai atražošanai.

3. Enerģijas piramīda atspoguļo enerģijas plūsmas daudzumu, pārtikas masas pārvietošanās ātrumu pa barības ķēdi. Biocenozes struktūru lielākā mērā ietekmē nevis fiksētās enerģijas daudzums, bet gan pārtikas ražošanas ātrums.

Ir konstatēts, ka maksimālais enerģijas daudzums, kas tiek pārnests uz nākamo trofisko līmeni, dažos gadījumos var būt 30% no iepriekšējā, un tas ir labākajā gadījumā. Daudzās biocenozēs un barības ķēdēs nodotās enerģijas daudzums var būt tikai 1%.

1942. gadā amerikāņu ekologs R. Lindemans formulēja Enerģiju piramīdas likums (10 procentu likums) , saskaņā ar kuru vidēji aptuveni 10% no iepriekšējā ekoloģiskās piramīdas līmenī saņemtās enerģijas no viena trofiskā līmeņa caur barības ķēdēm pāriet uz citu trofisko līmeni. Pārējā enerģija tiek zaudēta siltuma starojuma, kustības utt. veidā. Vielmaiņas procesu rezultātā organismi katrā barības ķēdes posmā zaudē aptuveni 90% no visas enerģijas, kas tiek tērēta savu dzīvības funkciju uzturēšanai.

Ja zaķis apēda 10 kg augu vielas, tad viņa paša svars var palielināties par 1 kg. Lapsa vai vilks, apēdot 1 kg zaķa gaļas, palielina savu masu tikai par 100 g.Kokainiem augiem šī proporcija ir daudz mazāka, jo koksne slikti uzsūcas organismiem. Zālēm un jūraszālēm šī vērtība ir daudz lielāka, jo tām nav grūti sagremojamu audu. Tomēr enerģijas pārneses procesa vispārējais modelis saglabājas: caur augšējiem trofiskajiem līmeņiem iziet daudz mazāk enerģijas nekā caur zemākajiem.

Tāpēc pārtikas ķēdēs parasti nevar būt vairāk par 3-5 (retāk 6) posmiem, un ekoloģiskās piramīdas nevar sastāvēt no liela skaita stāvu. Barības ķēdes pēdējais posms, tāpat kā ekoloģiskās piramīdas augšējais stāvs, saņems tik maz enerģijas, ka ar to nepietiks, ja palielināsies organismu skaits.

Šo apgalvojumu var izskaidrot, izsekojot, kur tiek tērēta patērētās pārtikas enerģija: daļa no tās tiek novirzīta jaunu šūnu celtniecībai, t.i. augšana, daļa pārtikas enerģijas tiek tērēta enerģijas metabolismam vai elpošanai. Tā kā pārtikas sagremojamība nevar būt pilnīga, t.i. 100%, tad daļa nesagremotās pārtikas ekskrementu veidā tiek izvadīta no organisma.

Ņemot vērā, ka elpošanai iztērētā enerģija netiek pārnesta uz nākamo trofisko līmeni un atstāj ekosistēmu, kļūst skaidrs, kāpēc katrs nākamais līmenis vienmēr būs mazāks par iepriekšējo.

Tāpēc lielie plēsīgie dzīvnieki vienmēr ir reti sastopami. Tāpēc nav arī plēsēju, kas barojas ar vilkiem. Šajā gadījumā viņiem vienkārši nepietiktu barības, jo vilku ir maz.

Ekosistēmas trofiskā struktūra izpaužas sarežģītās pārtikas attiecībās starp tās sugām. Ekoloģiskās skaitļu, biomasas un enerģijas piramīdas, kas attēlotas grafisku modeļu veidā, izsaka organismu kvantitatīvās attiecības ar dažādām barošanās metodēm: ražotājiem, patērētājiem un sadalītājiem.

Daba ir pārsteidzoša un daudzveidīga, un viss tajā ir savstarpēji saistīts un līdzsvarots. Jebkuras sugas dzīvnieku, kukaiņu, zivju īpatņu skaits tiek pastāvīgi regulēts.

Nav iespējams iedomāties, ka jebkuras sugas indivīdu skaits nepārtraukti palielinās. Lai tas nenotiktu, pastāv dabiskā atlase un daudzi citi vides faktori, kas pastāvīgi regulē šo skaitli. Jūs visi droši vien esat dzirdējuši izteicienu "ekoloģiskā piramīda". Kas tas ir? Kādi ekoloģisko piramīdu veidi pastāv? Uz kādiem noteikumiem tas ir balstīts? Atbildes uz šiem un citiem jautājumiem saņemsiet zemāk.

Ekoloģiskā piramīda ir... Definīcija

Tātad, visi zina, ka bioloģijā pastāv barības ķēdes, kad daži dzīvnieki, parasti plēsēji, barojas ar citiem dzīvniekiem.

Ekoloģiskā piramīda ir aptuveni tāda pati sistēma, bet, savukārt, daudz globālāka. Kas viņa ir? Ekoloģiskā piramīda ir noteikta sistēma, kas savā sastāvā atspoguļo radījumu skaitu, indivīdu masu un plus tajos ietverto enerģiju katrā līmenī. Vēl viena īpatnība ir tāda, ka, pieaugot katram līmenim, rādītāji ievērojami samazinās. Starp citu, tieši ar to ir saistīts ekoloģiskās piramīdas likums. Pirms mēs par to runājam, ir vērts saprast, kā šī shēma izskatās.

Piramīdas likums

Ja jūs to shematiski iedomājaties attēlā, tas būs kaut kas līdzīgs Heopsa piramīdai: četrstūrveida piramīda ar smailu virsotni, kurā ir koncentrēts vismazākais indivīdu skaits.

Ekoloģiskās piramīdas noteikums nosaka vienu ļoti interesantu modeli. Tas slēpjas faktā, ka ekoloģiskās piramīdas pamats, proti, veģetācija, kas veido uztura pamatu, ir apmēram desmit reizes lielāka nekā dzīvnieku masa, kas ēd augu pārtiku.

Turklāt katrs nākamais līmenis ir arī desmit reizes mazāks nekā iepriekšējais. Tātad izrādās, ka augstākais līmenis satur vismazāko masu un enerģiju. Ko šis modelis mums dod?

Piramīdas noteikuma loma

Balstoties uz ekoloģiskās piramīdas likumu, var atrisināt daudzas problēmas. Piemēram, cik ērgļu var izaugt, ja ir noteikts graudu daudzums, kad barības ķēdē ietilpst vardes, čūskas, sienāži un ērglis.

Pamatojoties uz to, ka tikai 10% enerģijas tiek pārnesti uz augstāko līmeni, šādas problēmas var viegli atrisināt. Mēs uzzinājām, kas ir ekoloģiskās piramīdas, un noskaidrojām to likumus un modeļus. Bet tagad mēs runāsim par to, kādas ekoloģiskās piramīdas pastāv dabā.

Ekoloģisko piramīdu veidi

Ir trīs veidu piramīdas. Pamatojoties uz sākotnējo definīciju, mēs jau varam secināt, ka tie ir saistīti ar īpatņu skaitu, to biomasu un tajās esošo enerģiju. Kopumā vispirms vispirms.

Skaitļu piramīda

Nosaukums runā pats par sevi. Šī piramīda atspoguļo indivīdu skaitu, kas atrodas visos līmeņos atsevišķi. Bet ir vērts atzīmēt, ka ekoloģijā to izmanto diezgan reti, jo vienā līmenī ir ļoti liels skaits indivīdu, un ir diezgan grūti sniegt pilnīgu biocenozes struktūru.

To visu ir daudz vieglāk iedomāties ar vienu konkrētu piemēru. Pieņemsim, ka piramīdas pamatnē ir 1000 tonnu zaļo augu. Šo veģetāciju ēd sienāži. Viņu skaits, piemēram, ir kaut kur ap trīsdesmit miljoniem. Deviņdesmit tūkstoši varžu var apēst visus šos sienāžus. Pašas vardes ir 300 foreļu barība. Viens cilvēks var apēst šādu zivju daudzumu gada laikā. Ko mēs darām? Notiek tas, ka piramīdas pamatnē ir miljoniem zāles stiebru, bet piramīdas augšpusē ir tikai viens cilvēks.

Tieši šeit mēs varam novērot, kā, pārejot no viena līmeņa uz katru nākamo līmeni, rādītāji samazinās. Indivīdu masa un skaits samazinās, un tajos esošā enerģija samazinās. Jāpiebilst arī, ka ir izņēmumi. Teiksim, dažreiz ir apgrieztas skaitļu ekopiramīdas. Pieņemsim, ka kukaiņi dzīvo uz noteikta koka mežā. Ar tiem barojas visi kukaiņēdāji putni.

Biomasas piramīda

Otrā shēma ir biomasas piramīda. Tas arī atspoguļo attiecību. Bet šajā gadījumā tā ir masas attiecība. Kā likums, masa piramīdas pamatnē vienmēr ir daudz lielāka nekā augstākajā trofiskajā līmenī, un otrā līmeņa masa ir lielāka par trešā līmeņa masu utt. Ja organismi dažādos trofiskajos līmeņos pēc izmēra daudz neatšķiras, tad attēlā tā tikai izskatās kā četrstūra piramīda, kas sašaurinās uz augšu. Viens no amerikāņu zinātniekiem izskaidroja šīs piramīdas uzbūvi, izmantojot šādu piemēru: veģetācijas svars pļavā ir daudz lielāks nekā indivīdu masa, kas patērē šos augus, zālēdāju svars ir lielāks nekā pirmā līmeņa plēsēju svars. , pēdējo svars ir lielāks par otrā līmeņa plēsēju svaru utt.

Piemēram, viena lauva sver diezgan daudz, bet šis indivīds ir tik reti sastopams, ka, salīdzinot ar citu īpatņu masu, tā paša masa ir niecīga. Izņēmumi ir arī šādās piramīdās, kad ražotāju masa ir mazāka salīdzinājumā ar patērētāju masu. Apsvērsim to, izmantojot ūdens sistēmas piemēru. Fitoplanktona masa, pat ņemot vērā augsto produktivitāti, ir mazāka par patērētāju, piemēram, vaļu, masu. Šādas piramīdas sauc par apgrieztām vai apgrieztām.

Enerģijas piramīda

Un visbeidzot, trešais ekoloģiskās piramīdas veids ir enerģijas piramīda. Tas atspoguļo ātrumu, ar kādu pārtikas masa iziet cauri ķēdei, kā arī dotās enerģijas daudzumu. Šo likumu formulēja R. Lindemans. Tas bija viņš, kurš pierādīja, ka, mainoties trofiskajam līmenim, tiek pārnesti tikai 10% no enerģijas, kas bija iepriekšējā līmenī.

Sākotnējā enerģijas procentuālā daļa vienmēr ir 100%. Bet, ja tikai desmitā daļa no tā pāriet uz nākamo trofisko līmeni, tad kur paliek lielākā daļa enerģijas? No tā galveno daļu, proti, 90%, indivīdi tērē visu dzīvības procesu nodrošināšanai. Tādējādi arī šeit ir noteikts modelis. Ievērojami mazāka enerģijas daļa plūst arī caur augšējiem trofiskajiem līmeņiem, kur ir mazāka masa un indivīdu skaits, nekā tā iet cauri zemākajiem līmeņiem. Ar to var izskaidrot faktu, ka plēsēju nav tik daudz.

Ekoloģisko piramīdu trūkumi un priekšrocības

Neskatoties uz dažādu veidu skaitu, gandrīz katram no tiem ir vairāki trūkumi. Tās ir, piemēram, skaitļu un biomasas piramīdas. Kāds ir viņu trūkums? Fakts ir tāds, ka pirmā konstruēšana rada zināmas grūtības, ja dažādu līmeņu skaitļu izkliede ir pārāk liela. Bet visas grūtības slēpjas ne tikai tajā.

Enerģijas piramīda spēj salīdzināt produktivitāti, jo ņem vērā svarīgāko laika faktoru. Un, protams, ir vērts teikt, ka šāda piramīda nekad neizrādās apgriezta. Pateicoties tam, tas ir sava veida standarts.

Ekoloģiskās piramīdas loma

Ekoloģiskā piramīda ir tā, kas palīdz mums izprast biocenozes struktūru un aprakstīt sistēmas stāvokli. Šīs shēmas palīdz arī noteikt pieļaujamo nozvejoto zivju daudzumu un nošaujamo dzīvnieku skaitu.

Tas viss ir nepieciešams, lai netiktu pārkāpta vides vispārējā integritāte un ilgtspējība. Savukārt piramīda palīdz mums izprast funkcionālo kopienu organizāciju, kā arī salīdzināt dažādas ekosistēmas, pamatojoties uz to produktivitāti.

Ekoloģiskā piramīda kā īpašību attiecība

Pamatojoties uz iepriekš minētajiem veidiem, mēs varam secināt, ka ekoloģiskā piramīda ir noteikta rādītāju attiecība, kas saistīti ar skaitļiem, masu un enerģiju. Ekoloģiskās piramīdas līmeņi visos aspektos ir atšķirīgi. Augstākiem līmeņiem ir zemāki līmeņi un otrādi. Neaizmirstiet par apgrieztām diagrammām. Šeit patērētāju ir vairāk nekā ražotāju. Bet tas nav pārsteidzoši. Dabai ir savi likumi, izņēmumi var būt jebkur.

Enerģijas piramīda ir visvienkāršākā un uzticamākā, jo tajā tiek ņemts vērā vissvarīgākais laika faktors. Sakarā ar to tas tiek uzskatīts par sava veida standartu. Ekoloģisko piramīdu loma ir ļoti svarīga dabisko ekosistēmu līdzsvara saglabāšanā un to ilgtspējības nodrošināšanā.

Ekoloģiskā piramīda ir grafisks enerģijas zudumu attēlojums pārtikas ķēdēs.

Pārtikas ķēdes ir stabilas savstarpēji saistītu sugu ķēdes, kas secīgi iegūst materiālus un enerģiju no sākotnējās pārtikas vielas, kas attīstījusies dzīvo organismu un visas biosfēras evolūcijas laikā. Tie veido jebkuras biocenozes trofisko struktūru, caur kuru notiek enerģijas pārnešana un vielu cikli. Barības ķēde sastāv no vairākiem trofiskiem līmeņiem, kuru secība atbilst enerģijas plūsmai.

Primārais enerģijas avots barošanas ķēdēs ir saules enerģija. Pirmais trofiskais līmenis - ražotāji (zaļie augi) - fotosintēzes procesā izmanto saules enerģiju, radot jebkuras biocenozes primāro ražošanu. Taču fotosintēzes procesā tiek izmantots tikai 0,1% saules enerģijas. Efektivitāte, ar kādu zaļie augi asimilē saules enerģiju, tiek novērtēta pēc primārās produktivitātes vērtības. Vairāk nekā pusi no enerģijas, kas saistīta ar fotosintēzi, augi nekavējoties patērē elpošanas laikā; pārējā enerģija tiek pārnesta tālāk pa barības ķēdēm.

Šajā gadījumā pastāv svarīgs modelis, kas saistīts ar enerģijas izmantošanas un pārvēršanas efektivitāti uztura procesā. Tās būtība ir šāda: enerģijas daudzums, kas tiek tērēts savu vitālo funkciju uzturēšanai pārtikas ķēdēs, palielinās no viena trofiskā līmeņa uz otru, un produktivitāte samazinās.

Fitobiomasu izmanto kā enerģijas avotu un materiālu, lai radītu otrās kārtas organismu biomasu

pirmās kārtas patērētāju - zālēdāju trofiskais līmenis. Parasti otrā trofiskā līmeņa produktivitāte ir ne vairāk kā 5 - 20% (10%) no iepriekšējā līmeņa. Tas atspoguļojas augu un dzīvnieku biomasas attiecībās uz planētas. Ķermeņa dzīvībai svarīgo funkciju nodrošināšanai nepieciešamais enerģijas daudzums pieaug, palielinoties morfofunkcionālās organizācijas līmenim. Attiecīgi samazinās biomasas daudzums, kas rodas augstākos trofiskajos līmeņos.

Ekosistēmām ir ļoti mainīgs gan neto primārās ražošanas, gan neto sekundārās ražošanas relatīvais radīšanas un patēriņa līmenis katrā trofiskajā līmenī. Tomēr visām ekosistēmām bez izņēmuma ir raksturīgas noteiktas primārās un sekundārās ražošanas attiecības. Augu vielu daudzums, kas kalpo par barības ķēdes pamatu, vienmēr ir vairākas reizes (apmēram 10 reizes) lielāks par zālēdāju dzīvnieku kopējo masu, un attiecīgi mainās katra nākamā posma masa barības ķēdē.

Asimilētās enerģijas pakāpeniskā samazināšanās vairākos trofiskajos līmeņos atspoguļojas ekoloģisko piramīdu struktūrā.

Pieejamās enerģijas daudzuma samazināšanās katrā nākamajā trofiskajā līmenī ir saistīta ar biomasas un īpatņu skaita samazināšanos. Biomasas piramīdas un organismu skaits konkrētai biocenozei vispārīgi atkārto produktivitātes piramīdas konfigurāciju.

Grafiski ekoloģiskā piramīda ir attēlota kā vairāki vienāda augstuma, bet dažāda garuma taisnstūri. Taisnstūra garums samazinās no apakšējā uz augšējo, kas atbilst produktivitātes samazinājumam nākamajos trofiskajos līmeņos. Apakšējais trīsstūris ir lielākais garumā un atbilst pirmajam trofiskajam līmenim - ražotāji, otrais ir aptuveni 10 reizes mazāks un atbilst otrajam trofiskajam līmenim - zālēdāji, pirmās kārtas patērētāji utt.

Organiskās vielas veidošanās ātrums nenosaka tās kopējās rezerves, t.i. organismu kopējā masa katrā trofiskajā līmenī. Pieejamā ražotāju un patērētāju biomasa konkrētās ekosistēmās ir atkarīga no attiecības starp organisko vielu uzkrāšanās ātrumiem noteiktā trofiskā līmenī un tās pārnesi uz augstāku līmeni, t.i. Cik smags ir izveidoto rezervju patēriņš? Šeit svarīga loma ir galveno ražotāju un patērētāju paaudžu atražošanas ātrumam.

Lielākajā daļā sauszemes ekosistēmu, kā jau minēts, ir spēkā arī biomasas noteikums, t.i. kopējā augu masa izrādās lielāka par visu zālēdāju biomasu, un zālēdāju masa pārsniedz visu plēsēju masu.

Ir nepieciešams kvantitatīvi nošķirt produktivitāti, proti, veģetācijas ikgadējo pieaugumu, un biomasu. Atšķirība starp biocenozes primāro produkciju un biomasu nosaka augu masas noganīšanas mērogu. Pat kopienās ar zālaugu formu pārsvaru, kurās biomasas vairošanās ātrums ir diezgan augsts, dzīvnieki izmanto līdz 70% no augu gada pieauguma.

Tajās trofiskajās ķēdēs, kur enerģijas pārnešana tiek veikta caur plēsoņu un laupījumu savienojumiem, bieži tiek novērotas piramīdas īpatņu skaitā: kopējais īpatņu skaits, kas piedalās barības ķēdē, samazinās ar katru saiti. Tas ir saistīts arī ar to, ka plēsēji parasti ir lielāki par viņu upuri. Izņēmums no populācijas piramīdas noteikumiem ir gadījumi, kad mazie plēsēji dzīvo grupās, medījot lielus dzīvniekus.

Visi trīs piramīdas likumi – produktivitāte, biomasa un pārpilnība – izsaka enerģijas attiecības ekosistēmās. Tajā pašā laikā produktivitātes piramīdai ir universāls raksturs, un biomasas un pārpilnības piramīdas parādās kopienās ar noteiktu trofisko struktūru.

Liela praktiska nozīme ir zināšanām par ekosistēmu produktivitātes likumiem un spējai kvantitatīvi noteikt enerģijas plūsmu. Agrocenožu primārā ražošana un dabisko kopienu cilvēku ekspluatācija ir galvenais cilvēku pārtikas avots. No rūpnieciskiem un lauksaimniecības dzīvniekiem iegūtie biocenožu sekundārie produkti ir arī nozīmīgi kā dzīvnieku olbaltumvielu avots. Zināšanas par enerģijas sadales likumiem, enerģijas un vielas plūsmām biocenozēs, augu un dzīvnieku produktivitātes modeļiem, izpratne par augu un dzīvnieku biomasas pieļaujamās izņemšanas robežām no dabiskajām sistēmām ļauj pareizi veidot attiecības "sabiedrībā - dabā". ” sistēma.

Attiecības, kurās daži organismi ēd citus organismus vai to atliekas vai ekskrementus (ekskrementus), sauc trofisks (trofe - uzturs, pārtika, gr.). Tajā pašā laikā pārtikas attiecības starp ekosistēmas locekļiem tiek izteiktas caur trofiskās (pārtikas) ķēdes . Šādu ķēžu piemēri ir:

· sūnas → briedis → vilks (tundras ekosistēma);

· zāle → govs → cilvēks (antropogēnā ekosistēma);

· mikroskopiskās aļģes (fitoplanktons) → blaktis un dafnijas (zooplanktons) → raudas → līdakas → kaijas (ūdens ekosistēma).

Pārtikas ķēžu ietekmēšana, lai tās optimizētu un iegūtu vairāk vai labākas kvalitātes produktus, ne vienmēr ir veiksmīga. Piemērs par govju ievešanu Austrālijā ir plaši pazīstams no literatūras. Pirms tam dabiskās ganības galvenokārt izmantoja ķenguri, kuru ekskrementus veiksmīgi apguva un apstrādāja Austrālijas mēslu vabole. Austrālijas vabole nesagremoja govju ekskrementus, kā rezultātā ganības pakāpeniski degradējās. Lai apturētu šo procesu, Eiropas mēslu vabole bija jānogādā Austrālijā.

Trofiskās vai barības ķēdes var uzrādīt formā piramīdas. Šādas piramīdas katra pakāpiena skaitlisko vērtību var izteikt ar indivīdu skaitu, to biomasu vai tajā uzkrāto enerģiju.

Saskaņā ar enerģijas piramīdas likums R. Lindemans un desmit procentu noteikums , no katras stadijas aptuveni 10% (no 7 līdz 17%) enerģijas vai matērijas enerģijas izteiksmē pāriet uz nākamo posmu (3.7. att.). Ņemiet vērā, ka katrā nākamajā līmenī, samazinoties enerģijas daudzumam, palielinās tās kvalitāte, t.i. spēja veikt darbu uz vienu dzīvnieku biomasas vienību ir attiecīgu skaitu reižu lielāka par tādu pašu augu biomasas daudzumu.

Spilgts piemērs ir atklātās jūras barības ķēde, ko pārstāv planktons un vaļi. Planktona masa ir izkliedēta okeāna ūdenī, un, ja atklātās jūras bioproduktivitāte ir mazāka par 0,5 g/m2 dienā-1, potenciālās enerģijas daudzums kubikmetrā okeāna ūdens ir bezgalīgi mazs, salīdzinot ar vaļa enerģiju, kuru masa var sasniegt vairākus simtus tonnu. Kā zināms, vaļu eļļa ir augstas kaloritātes produkts, ko izmantoja pat apgaismošanai.

Att.3.7. Enerģijas pārneses piramīda pa barības ķēdi (saskaņā ar Yu. Odum)

Atbilstoša secība tiek novērota arī organisko vielu iznīcināšanā: aptuveni 90% no tīras primārās ražošanas enerģijas atbrīvo mikroorganismi un sēnītes, mazāk nekā 10% bezmugurkaulnieki un mazāk nekā 1% mugurkaulnieki, kas ir galīgā. pasūtītāji. Tas ir formulēts saskaņā ar pēdējo attēlu viena procenta noteikums : lai nodrošinātu biosfēras stabilitāti kopumā, tīrās primārās ražošanas iespējamā galapatēriņa daļa enerģijas izteiksmē nedrīkst pārsniegt 1%.

Paļaujoties uz barības ķēdi kā ekosistēmas funkcionēšanas pamatu, var izskaidrot arī gadījumus, kad audos uzkrājas noteiktas vielas (piemēram, sintētiskās indes), kuras, pārvietojoties pa barības ķēdi, neizdalās. piedalīties normālā organismu metabolismā. Saskaņā ar bioloģiskās uzlabošanas noteikumi Pārejot uz augstāku ekoloģiskās piramīdas līmeni, piesārņojošās vielas koncentrācija palielinās aptuveni desmitkārtīgi.

Jo īpaši šķietami nenozīmīgo radionuklīdu satura pieaugumu upes ūdenī trofiskās ķēdes pirmajā līmenī asimilē mikroorganismi un planktons, pēc tam koncentrējas zivju audos un sasniedz maksimālās vērtības kaijās. Viņu olās radionuklīdu līmenis ir 5000 reižu augstāks nekā fona piesārņojums.

Organismu sugu sastāvs parasti tiek pētīts līmenī populācijas .

Atgādināsim, ka populācija ir vienas sugas īpatņu kopums, kas apdzīvo vienu teritoriju, kam ir kopīgs genofonds un spēja brīvi krustoties. Kopumā konkrēta populācija var atrasties noteiktā ekosistēmā, taču tā var izplatīties arī ārpus tās robežām. Piemēram, Sarkanajā grāmatā uzskaitītā Tuora-Sis grēdas melngalvas murkšķa populācija ir zināma un aizsargāta. Šī populācija neaprobežojas tikai ar šo grēdu, bet sniedzas tālāk uz dienvidiem līdz Verhojanskas kalniem Jakutijā.

Vidi, kurā pētāmā suga parasti atrodas, sauc par tās dzīvotni.

Parasti ekoloģisko nišu aizņem viena suga vai tās populācija. Sakrītot prasībām attiecībā uz vidi un pārtikas resursiem, divas sugas vienmēr iesaistās konkurencē, kas parasti beidzas ar vienas no tām pārvietošanu. Līdzīga situācija ir zināma sistēmu ekoloģijā kā G.F. princips Gause , kas nosaka, ka divas sugas nevar pastāvēt vienā teritorijā, ja to ekoloģiskās vajadzības ir identiskas, t.i. ja tie ieņem vienu un to pašu nišu. Attiecīgi ar ekoloģiskām nišām atšķirīgu, mijiedarbīgu populāciju sistēmu, kas vairāk papildina viena otru, nekā konkurē savā starpā par telpas, laika un resursu izmantošanu, sauc par kopienu (cenozi).

Polārlācis nevar dzīvot taigas ekosistēmās, tāpat kā brūnais lācis polārajos reģionos.

Specifikācija vienmēr ir adaptīva, tāpēc Čārlza Darvina aksioma katra suga ir pielāgota stingri noteiktam, specifiskam dzīves apstākļu kopumam. Šajā gadījumā organismi vairojas ar tādu intensitāti, kas nodrošina to maksimālo iespējamo skaitu ( maksimālā "dzīvības spiediena" noteikums" ).

Piemēram, okeāna planktona organismi ātri pārklāj tūkstošiem kvadrātkilometru lielu platību plēves veidā. V.I.Vernadskis aprēķināja, ka Fišera baktērijas, kuras izmērs ir 10-12 cm3, progresēšanas ātrums, vairojoties pa taisnu līniju, būtu vienāds ar aptuveni 397 200 m/stundā - lidmašīnas ātrumu! Tomēr pārmērīgu organismu vairošanos ierobežo ierobežojoši faktori un korelē ar barības resursu daudzumu to dzīvotnē.

Izzūdot sugām, kuras galvenokārt sastāv no lieliem īpatņiem, tā rezultātā mainās skaitīšanas materiāl-enerģētiskā struktūra. Ja enerģijas plūsma, kas iet caur ekosistēmu, nemainās, tad mehānismi ekoloģiskā dublēšanās pēc principa: apdraudēta vai iznīcināta suga vienā ekoloģiskās piramīdas līmenī aizstāj citu funkcionāli cenotisku, līdzīgu. Sugas aizstāšana notiek pēc šādas shēmas: maza nomaina lielo, kas ir evolucionāli zemāk organizēta, ar augstāk organizētu, ģenētiski labilāku un ģenētiski mazāk mainīgu. Tā kā ekoloģiskā niša biocenozē nevar būt tukša, noteikti notiek ekoloģiskā dublēšanās.

Tiek saukta secīga biocenožu maiņa, kas secīgi rodas vienā un tajā pašā teritorijā dabas faktoru vai cilvēka ietekmes ietekmē. pēctecība (pēctecība - nepārtrauktība, lat.). Piemēram, pēc meža ugunsgrēka izdegušo mežu daudzus gadus apdzīvo vispirms zāles, tad krūmi, tad lapu koki un galu galā skujkoku mežs. Šajā gadījumā secīgas kopienas, kas aizstāj viena otru, sauc par sērijām vai posmiem. Pēctecības galarezultāts būs stabilizētas ekosistēmas stāvoklis - menopauze (kulminācija - kāpnes, "nobriedis solis", gr.).

Tiek saukta pēctecība, kas sākas apgabalā, kas iepriekš nebija aizņemts primārs . Tie ietver ķērpju apmetumus uz akmeņiem, kas pēc tam aizstās sūnas, zāles un krūmus (3.8. att.). Ja kopiena izveidojas esošās kopienas vietā (piemēram, pēc ugunsgrēka vai izraušanas, dīķa vai ūdenskrātuves būvniecības), tad mēs runājam par sekundārais pēctecība. Protams, pēctecības ātrums būs atšķirīgs. Primārā pēctecība var ilgt simtiem vai tūkstošiem gadu, bet sekundārā pēctecība notiek ātrāk.

Visas ražotāju, patērētāju un heterotrofu populācijas cieši mijiedarbojas caur trofiskajām ķēdēm un tādējādi uztur biocenožu struktūru un integritāti, koordinē enerģijas un vielu plūsmas un nosaka savas vides regulējumu. Viss dzīvo organismu ķermeņu kopums, kas apdzīvo Zemi, ir fizikāli un ķīmiski vienots neatkarīgi no to sistemātiskās piederības un tiek saukts par dzīvo vielu ( V.I. Vernadska dzīvās vielas fizikālās un ķīmiskās vienotības likums). Dzīvās vielas masa ir salīdzinoši neliela un tiek lēsta 2,4–3,6 * 1012 tonnas (sausā). Ja tas ir sadalīts pa visu planētas virsmu, jūs iegūsit tikai pusotra centimetra slāni. Pēc V.I. Vernadska domām, šī "dzīvības plēve", kas ir mazāka par 10-6 no citu Zemes apvalku masas, ir "viens no spēcīgākajiem mūsu planētas ģeoķīmiskajiem spēkiem".

Krievijas Federācijas Izglītības un zinātnes ministrija

Nacionālais pētījums

Irkutskas Valsts tehniskā universitāte

Neklātienes un vakara fakultāte

Vispārējās izglītības disciplīnu nodaļa

Tests par ekoloģiju

pabeidza: Jakovļevs V.Ya

Ierakstu grāmatas numurs: 13150837

grupa: EPbz-13-2

Irkutska 2015

1. Dodiet vides faktora jēdzienu. Vides faktoru klasifikācija

2. Ekoloģiskās piramīdas un to raksturojums

3. Ko sauc par vides bioloģisko piesārņojumu?

4. Kādi ir amatpersonu atbildības veidi par vides pārkāpumiem?

Bibliogrāfija

1. Dodiet vides faktora jēdzienu. Vides faktoru klasifikācija

Biotops ir tā dabas daļa, kas ieskauj dzīvo organismu un ar kuru tas tieši mijiedarbojas. Vides sastāvdaļas un īpašības ir daudzveidīgas un mainīgas. Jebkura dzīva būtne dzīvo sarežģītā, mainīgā pasaulē, nepārtraukti pielāgojoties tai un regulējot savu dzīves aktivitāti atbilstoši tās izmaiņām.

Atsevišķas īpašības vai vides daļas, kas ietekmē organismus, sauc par vides faktoriem. Vides faktori ir dažādi. Tie var būt nepieciešami vai, gluži pretēji, kaitīgi dzīvām būtnēm, veicinot vai kavējot to izdzīvošanu un vairošanos. Vides faktoriem ir dažāds raksturs un specifiskas darbības.

Abiotiskie faktori – temperatūra, gaisma, radioaktīvais starojums, spiediens, gaisa mitrums, ūdens sāls sastāvs, vējš, straumes, reljefs – tās visas ir nedzīvās dabas īpašības, kas tieši vai netieši ietekmē dzīvos organismus. Starp tiem ir:

Fizikālie faktori ir faktori, kuru avots ir fiziskais stāvoklis vai parādība (piemēram, temperatūra, spiediens, mitrums, gaisa kustība utt.).

Ķīmiskie faktori ir faktori, kurus nosaka vides ķīmiskais sastāvs (ūdens sāļums, skābekļa saturs gaisā utt.).

Edafiskie faktori (augsne) - augšņu un iežu ķīmisko, fizikālo, mehānisko īpašību kopums, kas ietekmē gan organismus, kuriem tie ir dzīvotne, gan augu sakņu sistēmu (mitrums, augsnes struktūra, barības vielu saturs utt.) .

Biotiskie faktori ir visu veidu dzīvo būtņu ietekmes viena uz otru. Katrs organisms pastāvīgi piedzīvo citu tiešu vai netiešu ietekmi, saskaras ar savas sugas pārstāvjiem un citas sugas - augi, dzīvnieki, mikroorganismi - ir no tiem atkarīgas un pats tos ietekmē. Apkārtējā organiskā pasaule ir katras dzīvās būtnes vides neatņemama sastāvdaļa.

Antropogēnie faktori ir visi cilvēku sabiedrības darbības veidi, kas izraisa izmaiņas dabā kā citu sugu dzīvotnē vai tieši ietekmē to dzīvi. Cilvēces vēstures gaitā vispirms medību, bet pēc tam lauksaimniecības, rūpniecības un transporta attīstība ir ļoti mainījusi mūsu planētas dabu. Antropogēnās ietekmes nozīme uz visu Zemes dzīvo pasauli turpina strauji pieaugt.

Izšķir šādas antropogēno faktoru grupas:

Zemes virsmas struktūras izmaiņas;

Izmaiņas biosfēras sastāvā, tajā iekļauto vielu ciklā un līdzsvarā;

Atsevišķu teritoriju un reģionu enerģijas un siltuma bilances izmaiņas;

Biotā veiktas izmaiņas.

Eksistences apstākļi ir organismam nepieciešamo vides elementu kopums, ar kuru tas ir nesaraujamā vienotībā un bez kuriem nevar pastāvēt. Vides elementus, kas ir nepieciešami organismam vai negatīvi ietekmē to, sauc par vides faktoriem. Dabā šie faktori nedarbojas izolēti viens no otra, bet gan kompleksa kompleksa formā. Vides faktoru komplekss, bez kura organisms nevar pastāvēt, atspoguļo šī organisma pastāvēšanas nosacījumus.

Visas organismu adaptācijas eksistencei dažādos apstākļos ir veidojušās vēsturiski. Rezultātā izveidojās katrai ģeogrāfiskajai zonai raksturīgi augu un dzīvnieku grupējumi.

Vides faktori:

Elementāri - gaisma, siltums, mitrums, pārtika un tā tālāk;

Komplekss;

antropogēns;

Vides faktoru ietekmi uz dzīviem organismiem raksturo noteikti kvantitatīvi un kvalitatīvi modeļi. Vācu agroķīmiķis J. Lībigs, novērojot ķīmiskā mēslojuma ietekmi uz augiem, atklāja, ka jebkura no tiem devas ierobežošana noved pie augšanas palēnināšanās. Šie novērojumi ļāva zinātniekam formulēt noteikumu, ko sauc par minimuma likumu (1840).

2. Ekoloģiskās piramīdas un to raksturojums

Ekoloģiskā piramīda - visu līmeņu ražotāju un patērētāju (zālēdāji, plēsēji, sugas, kas barojas ar citiem plēsējiem) attiecību grafiski attēlojumi ekosistēmā.

Amerikāņu zoologs Čārlzs Eltons ierosināja shematiski attēlot šīs attiecības 1927. gadā.

Shematiskā attēlojumā katrs līmenis ir parādīts kā taisnstūris, kura garums vai laukums atbilst pārtikas ķēdes posma (Eltona piramīdas) skaitliskām vērtībām, to masai vai enerģijai. Taisnstūri, kas sakārtoti noteiktā secībā, veido dažādu formu piramīdas.

Piramīdas pamats ir pirmais trofiskais līmenis - ražotāju līmenis, nākamos piramīdas stāvus veido nākamie pārtikas ķēdes līmeņi - dažādu pasūtījumu patērētāji. Visu piramīdas bloku augstums ir vienāds, un garums ir proporcionāls skaitam, biomasai vai enerģijai attiecīgajā līmenī.

Ekoloģiskās piramīdas izšķir atkarībā no rādītājiem, uz kuru pamata piramīda ir būvēta. Tajā pašā laikā visām piramīdām ir noteikts pamatnoteikums, saskaņā ar kuru jebkurā ekosistēmā ir vairāk augu nekā dzīvnieku, zālēdāju nekā plēsēju, kukaiņu nekā putnu.

Balstoties uz ekoloģiskās piramīdas likumu, ir iespējams noteikt vai aprēķināt dažādu augu un dzīvnieku sugu kvantitatīvās attiecības dabiskās un mākslīgi radītās ekoloģiskajās sistēmās. Piemēram, 1 kg jūras dzīvnieka (roņa, delfīna) masas ir nepieciešami 10 kg apēstas zivis, un šiem 10 kg jau vajag 100 kg to barības - ūdens bezmugurkaulniekus, kuriem, savukārt, ir jāapēd 1000 kg aļģu. un baktērijas, lai izveidotu šādu masu. Šajā gadījumā ekoloģiskā piramīda būs ilgtspējīga.

Taču, kā zināms, katram noteikumam ir izņēmumi, kas tiks ņemti vērā katrā ekoloģiskās piramīdas veidā.

Ekoloģisko piramīdu veidi

Skaitļu piramīdas - katrā līmenī tiek attēlots atsevišķu organismu skaits

Skaitļu piramīda parāda skaidru Eltona atklāto modeli: indivīdu skaits, kas veido secīgu saikņu virkni no ražotāja līdz patērētājam, nepārtraukti samazinās (3. attēls).

Piemēram, lai pabarotu vienu vilku, viņam vajag vismaz vairākus zaķus, lai viņš varētu nomedīt; Lai pabarotu šos zaķus, jums ir nepieciešams diezgan liels augu klāsts. Šajā gadījumā piramīda izskatīsies kā trīsstūris ar platu pamatni, kas sašaurinās uz augšu.

Tomēr šī skaitļu piramīdas forma nav raksturīga visām ekosistēmām. Dažreiz tos var apgriezt otrādi vai apgriezt otrādi. Tas attiecas uz meža barības ķēdēm, kur koki kalpo kā ražotāji un kukaiņi ir primārie patērētāji. Šajā gadījumā primāro patērētāju līmenis ir skaitliski bagātāks par ražotāju līmeni (liels skaits kukaiņu barojas ar vienu koku), tāpēc skaitļu piramīdas ir vismazāk informatīvas un vismazāk orientējošas, t.i. vienāda trofiskā līmeņa organismu skaits lielā mērā ir atkarīgs no to lieluma.

Biomasas piramīdas - raksturo organismu kopējo sauso vai mitro masu noteiktā trofiskā līmenī, piemēram, masas vienībās uz platības vienību - g/m2, kg/ha, t/km2 vai tilpumā - g/m3 (att. 4)

Parasti sauszemes biocenozēs ražotāju kopējā masa ir lielāka par katru nākamo saiti. Savukārt pirmās kārtas patērētāju kopējā masa ir lielāka nekā otrās kārtas patērētājiem utt.

Šajā gadījumā (ja organismi nav pārāk atšķirīgi pēc izmēra) piramīdai būs arī trīsstūra izskats ar platu pamatni, kas sašaurinās uz augšu. Tomēr šim noteikumam ir būtiski izņēmumi. Piemēram, jūrās zālēdāju zooplanktona biomasa ir ievērojami (dažreiz 2-3 reizes) lielāka nekā fitoplanktona biomasa, ko galvenokārt pārstāv vienšūnas aļģes. Tas izskaidrojams ar to, ka aļģes ļoti ātri apēd zooplanktons, bet no pilnīgas apēšanas tās pasargā ļoti lielais šūnu dalīšanās ātrums.

Kopumā sauszemes biogeocenozēm, kur ražotāji ir lieli un dzīvo salīdzinoši ilgi, ir raksturīgas samērā stabilas piramīdas ar plašu pamatni. Ūdens ekosistēmās, kur ražotāji ir mazi un kuru dzīves cikls ir īss, biomasas piramīdu var apgriezt vai apgriezt (ar galu uz leju). Tādējādi ezeros un jūrās augu masa pārsniedz patērētāju masu tikai ziedēšanas periodā (pavasarī), un pārējā gada laikā var rasties pretēja situācija.

Skaitļu un biomasas piramīdas atspoguļo sistēmas statiku, tas ir, tās raksturo organismu skaitu vai biomasu noteiktā laika periodā. Tie nesniedz pilnīgu informāciju par ekosistēmas trofisko struktūru, lai gan ļauj atrisināt vairākas praktiskas problēmas, īpaši saistītas ar ekosistēmu ilgtspējas uzturēšanu.

Skaitļu piramīda ļauj, piemēram, aprēķināt pieļaujamo zivju nozvejas vai dzīvnieku nošaušanas apjomu medību sezonā bez sekām to normālai atražošanai.

Enerģijas piramīdas - parāda enerģijas plūsmas vai produktivitātes apjomu secīgos līmeņos (5. att.).

Atšķirībā no skaitļu un biomasas piramīdām, kas atspoguļo sistēmas statiku (organismu skaitu dotajā brīdī), enerģijas piramīdai, kas atspoguļo priekšstatu par pārtikas masas (enerģijas daudzuma) caurbraukšanas ātrumu. katrs pārtikas ķēdes trofiskais līmenis sniedz vispilnīgāko kopienu funkcionālās organizācijas priekšstatu.

Šīs piramīdas formu neietekmē indivīdu izmēra un vielmaiņas ātruma izmaiņas, un, ja ņem vērā visus enerģijas avotus, piramīdai vienmēr būs tipisks izskats ar plašu pamatni un konusveida virsotni. Veidojot enerģijas piramīdu, tās pamatnei bieži tiek pievienots taisnstūris, lai parādītu saules enerģijas pieplūdumu.

1942. gadā amerikāņu ekologs R. Lindemans formulēja enerģijas piramīdas likumu (10 procentu likumu), saskaņā ar kuru vidēji aptuveni 10% no enerģijas, kas saņemta iepriekšējā ekoloģiskās piramīdas līmenī, pāriet no vienas trofikas. līmeni caur barības ķēdēm uz citu trofisko līmeni. Pārējā enerģija tiek zaudēta siltuma starojuma, kustības utt. veidā. Vielmaiņas procesu rezultātā organismi katrā barības ķēdes posmā zaudē aptuveni 90% no visas enerģijas, kas tiek tērēta savu dzīvības funkciju uzturēšanai.

Apskatīsim enerģijas transformāciju ekosistēmā, izmantojot vienkāršas ganību trofiskās ķēdes piemēru, kurā ir tikai trīs trofiskie līmeņi.

līmenis - zālaugu augi,

līmenis - zālēdāji zīdītāji, piemēram, zaķi

līmenis - plēsīgi zīdītāji, piemēram, lapsas

Barības vielas fotosintēzes procesā rada augi, kas, izmantojot saules gaismas enerģiju, no neorganiskām vielām (ūdens, oglekļa dioksīds, minerālsāļi u.c.) veido organiskās vielas un skābekli, kā arī ATP. Daļa no saules starojuma elektromagnētiskās enerģijas tiek pārvērsta sintezēto organisko vielu ķīmisko saišu enerģijā.

Visas organiskās vielas, kas rodas fotosintēzes laikā, sauc par bruto primāro ražošanu (GPP). Daļa bruto primārās ražošanas enerģijas tiek tērēta elpošanai, kā rezultātā veidojas neto primārā ražošana (AES), kas ir tā viela, kas nonāk otrajā trofiskajā līmenī un ko izmanto zaķi.

Lai skrejceļš būtu 200 parastās enerģijas vienības, un augu izmaksas elpošanai (R) - 50%, t.i. 100 parastās enerģijas vienības. Tad neto primārā ražošana būs vienāda ar: AES = WPP - R (100 = 200 - 100), t.i. Otrajā trofiskajā līmenī zaķi saņems 100 parastās enerģijas vienības.

Taču dažādu iemeslu dēļ zaķi spēj patērēt tikai noteiktu daļu AES (pretējā gadījumā izzustu dzīvās vielas attīstībai nepieciešamie resursi), savukārt ievērojama daļa no tiem ir mirušu organisko atlieku veidā (augu pazemes daļas). , cietu stublāju, zaru uc koksni.) zaķi nespēj apēst. Tas nonāk detritālās barības ķēdēs un/vai sadalās ar sadalītājiem (F). Otra daļa aiziet jaunu šūnu veidošanai (populācijas lielums, zaķu augšana - P) un enerģijas metabolisma jeb elpošanas nodrošināšanai (R).

Šajā gadījumā saskaņā ar bilances pieeju enerģijas patēriņa bilances vienādība (C) izskatīsies šādi: C = P + R + F, t.i. Otrajā trofiskajā līmenī saņemtā enerģija tiks tērēta, saskaņā ar Lindemaņa likumu, iedzīvotāju skaita pieaugumam - P - 10%, atlikušie 90% tiks tērēti elpošanai un nesagremotas pārtikas izvadīšanai.

Tādējādi ekosistēmās, paaugstinoties trofiskajam līmenim, strauji samazinās dzīvo organismu ķermeņos uzkrātā enerģija. No šejienes ir skaidrs, kāpēc katrs nākamais līmenis vienmēr būs mazāks par iepriekšējo un kāpēc pārtikas ķēdēs parasti nevar būt vairāk par 3-5 (retāk 6) posmiem, un ekoloģiskās piramīdas nevar sastāvēt no liela stāvu skaita: līdz galam. Barības ķēdes posms ir tāds pats kā ekoloģiskās piramīdas augšējais stāvs saņems tik maz enerģijas, ka ar to nepietiks, ja organismu skaits palielināsies.

Šāda trofisko līmeņu veidā savienotu organismu grupu secība un pakļautība atspoguļo vielas un enerģijas plūsmas biogeocenozē, tās funkcionālās organizācijas pamatu.

3. Ko sauc par vides bioloģisko piesārņojumu?

Ekoloģija ir dabas resursu racionālas izmantošanas teorētiskais pamats, tai ir vadošā loma dabas un cilvēku sabiedrības attiecību stratēģijas izstrādē. Industriālā ekoloģija uzskata dabiskā līdzsvara traucējumus ekonomiskās aktivitātes rezultātā. Tajā pašā laikā būtiskākās sekas ir vides piesārņojums. Ar terminu “vide” parasti saprot visu, kas tieši vai netieši ietekmē cilvēka dzīvi un darbību.

Jāpārvērtē arī rauga loma dabiskajās ekosistēmās. Piemēram, daudzi epifītiskie raugi, kas ilgu laiku tika uzskatīti par nekaitīgiem komensāļiem, kas bagātīgi kolonizē zaļās augu daļas, var nebūt tik “nevainīgi”, ja ņemam vērā, ka tie ir tikai haploīds posms to organismu dzīves ciklā, kas ir cieši saistīti ar fitopatogēniem sārņiem vai rūsu. sēnītes. Un, otrādi, rauga sēnītes, kas ir patogēnas cilvēkiem, izraisot bīstamas un neārstējamas slimības – kandidozi un kriptokokozi – dabā ir saprotrofiskā stadijā un ir viegli izolējamas no atmirušajiem organiskajiem substrātiem. No šiem piemēriem ir skaidrs, ka rauga ekoloģisko funkciju izpratnei ir jāizpēta katras sugas pilni dzīves cikli. Atklāti arī autohtoni augsnes raugi ar īpašām augsnes struktūras veidošanai svarīgām funkcijām. Daudzveidība un saiknes starp raugu un dzīvniekiem, īpaši bezmugurkaulniekiem, ir neizsmeļami.

Atmosfēras piesārņojumu var saistīt ar dabas procesiem: vulkānu izvirdumiem, putekļu vētrām, mežu ugunsgrēkiem.

Turklāt atmosfēra tiek piesārņota cilvēka ražošanas darbības rezultātā.

Gaisa piesārņojuma avoti ir rūpniecības uzņēmumu dūmu emisijas. Emisijas var būt organizētas vai neorganizētas. Emisijas, kas nāk no rūpniecības uzņēmumu caurulēm, ir īpaši mērķētas un organizētas. Pirms nokļūšanas caurulē tie iziet cauri attīrīšanas iekārtām, kas absorbē daļu kaitīgo vielu. Difūzās emisijas atmosfērā nonāk no industriālo ēku logiem, durvīm un ventilācijas atverēm. Galvenie piesārņotāji emisijās ir cietās daļiņas (putekļi, sodrēji) un gāzveida vielas (oglekļa monoksīds, sēra dioksīds, slāpekļa oksīdi).

Mikroorganismu ar konkrētai produkcijai noderīgām īpašībām atlase un identificēšana no vides viedokļa ir ļoti aktuāls darbs, jo to izmantošana var intensificēt procesu vai pilnvērtīgāk izmantot substrāta sastāvdaļas.

Bioremediācijas, bioloģiskās apstrādes, bioapstrādes un biomodifikācijas metožu būtība ir dažādu bioloģisko aģentu, galvenokārt mikroorganismu, izmantošana vidē. Šajā gadījumā iespējams izmantot gan ar tradicionālajām selekcijas metodēm iegūtos, gan ar gēnu inženierijas palīdzību radītos mikroorganismus, gan arī transgēnus augus, kas spēj ietekmēt dabisko ekosistēmu bioloģisko līdzsvaru.

Vidē var atrasties dažādu mikroorganismu rūpnieciskie celmi – noteiktu vielu biosintēzes ražotāji, kā arī to vielmaiņas produkti, kas darbojas kā bioloģiskais piesārņojuma faktors. Tās ietekme var būt biocenožu struktūras maiņa. Bioloģiskā piesārņojuma netiešā ietekme izpaužas, piemēram, medicīnā lietojot antibiotikas un citas zāles, kad parādās mikroorganismu celmi, kas ir izturīgi pret to darbību un bīstami cilvēka iekšējai videi; komplikāciju veidā, lietojot vakcīnas un serumus, kas satur bioloģiskas izcelsmes vielu piemaisījumus; kā mikroorganismu un to vielmaiņas produktu alergēnu un ģenētisku iedarbību.

Biotehnoloģiskā lielražošana ir bioaerosolu emisijas avots, kas satur nepatogēno mikroorganismu šūnas, kā arī to metabolisma produktus. Galvenie bioaerosolu avoti, kas satur dzīvas mikrobu šūnas, ir fermentācijas un atdalīšanas stadijas, un galvenie inaktivēto šūnu avoti ir žāvēšanas stadija. Mikrobu biomasas masveida izdalīšanās rezultātā, nonākot augsnē vai ūdenstilpē, mainās enerģijas un vielu plūsmu sadalījums trofiskās barības ķēdēs un ietekmē biocenožu struktūru un funkcijas, samazina pašattīrīšanās aktivitāti un līdz ar to ietekmē globālo. biotas funkcija. Šajā gadījumā ir iespējams provocēt noteiktu organismu, tostarp sanitāro indikatoru grupu mikroorganismu, aktīvu attīstību.

Introducēto populāciju dinamika un to biotehnoloģiskā potenciāla rādītāji ir atkarīgi no mikroorganisma veida, augsnes mikrobu sistēmas stāvokļa ievešanas brīdī, mikrobu sukcesijas stadijas un introducētās populācijas devas. Tajā pašā laikā augsnes biocenozēs jaunu mikroorganismu ieviešanas sekas var būt neskaidras. Pašattīrīšanās dēļ ne visas augsnē ievestās mikrobu populācijas tiek likvidētas. Ieviesto mikroorganismu populācijas dinamikas raksturs ir atkarīgs no to pielāgošanās pakāpes jauniem apstākļiem. Neadaptētās populācijas mirst, savukārt adaptētās izdzīvo.

Bioloģiskā piesārņojuma faktoru var definēt kā bioloģisko komponentu kopumu, kura ietekme uz cilvēku un vidi ir saistīta ar to spēju vairoties dabiskos vai mākslīgos apstākļos, ražot bioloģiski aktīvas vielas un tiem vai to vielmaiņas produktiem nonākot vide, nelabvēlīgi ietekmē vidi, cilvēkus, dzīvniekus, augus.

Bioloģiskos piesārņojuma faktorus (visbiežāk mikrobu) var klasificēt šādi: dzīvi mikroorganismi ar dabisku genomu, kuriem nav toksicitātes, saprofīti, dzīvi mikroorganismi ar dabisku genomu, kuriem ir infekcioza aktivitāte, patogēni un nosacīti patogēni, kas ražo toksīnus, iegūti dzīvi mikroorganismi. ar gēnu inženierijas metodēm (ģenētiski modificēti mikroorganismi, kas satur svešus gēnus vai jaunas gēnu kombinācijas - ĢMMO), infekcijas un citi vīrusi, bioloģiskas izcelsmes toksīni, inaktivētas mikroorganismu šūnas (vakcīnas, termiski inaktivētas mikroorganismu biomasas putekļi barības un pārtikas vajadzībām) , mikroorganismu vielmaiņas produkti, organoīdi un organiskie šūnu savienojumi ir tā frakcionēšanas produkti.

Mūsu darba mērķis bija Gorska Valsts Agrārās universitātes biotehnoloģijas laboratorijā izolēt un identificēt rauga mikroorganismus, kas pieder pie pirmās iepriekš uzskaitīto organismu grupas. Tā kā tie ir mikroorganismi ar dabisku genomu un nav toksiski, to ietekme uz vidi ir ļoti organiska un nenozīmīga.

Mikroorganismu avoti, tostarp oportūnistiskie un patogēnie, ir notekūdeņi (sadzīves fekālijas, rūpnieciskās, pilsētas vētras notekcaurules). Lauku apvidos fekāliju piesārņojumu rada noteces no apdzīvotām vietām, ganībām, mājlopu un mājputnu aplokiem, kā arī no savvaļas dzīvniekiem. Notekūdeņu attīrīšanas laikā tajā samazinās patogēno mikroorganismu skaits. To ietekmes uz vidi mērogs ir nenozīmīgs, taču, tā kā šis mikrobu šūnu emisijas avots pastāv, tas ir jāņem vērā kā vides piesārņojuma faktors.

Ūdeni, kas tiek izmantots mūsu darbā, sagatavojot barotni, skalojot, apsildot autoklāvu un termostatus, var tikt attīrīts sadzīves notekūdeņu attīrīšanas iekārtās kopā ar sadzīves notekūdeņiem aerobā vai anaerobā veidā.

Bioloģiskie piesārņotāji pēc savām vides īpašībām būtiski atšķiras no ķīmiskajiem piesārņotājiem. Cilvēka radītais bioloģiskais piesārņojums pēc ķīmiskā sastāva ir identisks dabiskajiem komponentiem, tie ir iekļauti dabiskajā vielu ciklā un trofiskajās barības ķēdēs, neuzkrājoties vidē.

Visām mikrobioloģiskajām un virusoloģiskajām laboratorijām jābūt aprīkotām ar notekūdeņu uztvērēju, kurā savāktie notekūdeņi pirms novadīšanas pilsētas kanalizācijas sistēmā ir neitralizēti ar ķīmiskām, fizikālām vai bioloģiskām metodēm vai kombinētu metodi.

4. Kādi ir amatpersonu atbildības veidi par vides pārkāpumiem?

Vides tiesiskā atbildība ir vispārējās juridiskās atbildības veids, bet tajā pašā laikā atšķiras no citiem tiesiskās atbildības veidiem.

Vides un juridiskā atbildība tiek aplūkota trīs savstarpēji saistītos aspektos:

kā valsts piespiešana izpildīt likumā noteiktās prasības;

kā tiesiskas attiecības starp valsti (kuru pārstāv tās struktūras) un likumpārkāpējiem (uz kuriem attiecas sankcijas);

kā tiesību institūcija, t.i. tiesību normu kopums, dažādas tiesību nozares (zeme, ieguves rūpniecība, ūdens, mežsaimniecība, vide u.c.). Vides pārkāpumi ir sodāmi saskaņā ar Krievijas Federācijas tiesību aktu prasībām. Vides likumdošanas un katra tās atsevišķā panta galvenais mērķis ir aizsargāt pret piesārņojumu, nodrošināt vides un tās ar likumu aizsargāto elementu likumīgu izmantošanu. Vides likumdošanas darbības joma ir vide un atsevišķi tās elementi. Pārkāpuma priekšmets ir vides elements. Likuma prasības paredz noteikt skaidru cēloņsakarību starp pārkāpumu un vides degradāciju.

Vides nodarījumu subjekts ir 16 gadu vecumu sasniegusi persona, kurai ar normatīvajiem aktiem ir uzlikti attiecīgi darba pienākumi (vides aizsardzības noteikumu ievērošana, noteikumu ievērošanas uzraudzība), vai jebkura persona, kura sasniegusi 16 gadu vecumu. kurš pārkāpis vides tiesību aktu prasības.

Vides pārkāpumu raksturo trīs elementu klātbūtne:

rīcības nelikumība;

kaitējuma videi (vai reālu draudu) radīšana vai citu vides tiesību subjekta likumīgo tiesību un interešu aizskārums;

cēloņsakarība starp prettiesisku rīcību un nodarīto kaitējumu videi vai reāli šāda kaitējuma nodarīšanas draudi vai citu vides tiesību subjektu likumīgo tiesību un interešu pārkāpums.

Atbildība par vides pārkāpumiem ir viens no galvenajiem līdzekļiem vides aizsardzības un dabas resursu izmantošanas tiesību aktu prasību ievērošanas nodrošināšanai. Šī aizsardzības līdzekļa efektivitāte lielā mērā ir atkarīga, pirmkārt, no valsts iestādēm, kuras ir pilnvarotas piemērot tiesiskās atbildības pasākumus vides tiesību aktu pārkāpējiem. Saskaņā ar Krievijas tiesību aktiem vides aizsardzības jomā amatpersonas un pilsoņi ir disciplināri, administratīvi, kriminālatbildīgi, civiltiesiski un finansiāli atbildīgi par vides pārkāpumiem, un uzņēmumi - administratīvā un civiltiesiskā atbildība.

Disciplinārā atbildība iestājas par dabas aizsardzības un dabas resursu racionālas izmantošanas plānu un pasākumu neīstenošanu, par vides standartu un citu vides tiesību aktu prasību pārkāpšanu, kas izriet no darba funkcijas vai dienesta stāvokļa. Disciplinārā atbildība ir uzņēmumu un organizāciju amatpersonas un citi vainīgie darbinieki saskaņā ar nolikumu, statūtiem, iekšējās kārtības noteikumiem un citiem normatīvajiem aktiem (likuma “Par vides aizsardzību” 82. pants). Saskaņā ar Darba likumu kodeksu (ar grozījumiem un papildinājumiem 1992. gada 25. septembrī) pārkāpējiem var piemērot šādus disciplinārsodus: rājiens, rājiens, bargs rājiens, atbrīvošana no darba, citi sodi (135. pants).

Finansiālo atbildību regulē arī Krievijas Federācijas Darba kodekss (118.-126. pants). Šādu atbildību uzņemas uzņēmuma amatpersonas un citi darbinieki, kuru vainas dēļ uzņēmumam radušies vides pārkāpuma rezultātā nodarītā kaitējuma atlīdzināšanas izdevumi.

Administratīvās atbildības piemērošanu regulē gan vides likumdošana, gan RSFSR 1984.gada Administratīvo pārkāpumu kodekss (ar grozījumiem un papildinājumiem). Ar likumu “Par vides aizsardzību” tika paplašināts to vides pārkāpumu saraksts, par kuriem vainīgās amatpersonas, fiziskās un juridiskās personas saucas pie administratīvās atbildības. Šāda atbildība iestājas par maksimāli pieļaujamo kaitīgo vielu emisiju un novadīšanu vidē pārsniegšanu, vides valsts novērtējuma veikšanas pienākumu un vides novērtējuma slēdzienā ietverto prasību nepildīšanu, apzināti nepamatotu un nepamatotu secinājumu izdarīšanu, savlaicīgu vides novērtējuma veikšanu. informācija un sagrozītas informācijas sniegšana, atteikšanās sniegt savlaicīgu, pilnīgu, ticamu informāciju par dabiskās vides stāvokli un radiācijas situāciju u.c.

Konkrētu naudas soda apmēru nosaka iestāde, kas uzliek naudas sodu, atkarībā no pārkāpuma rakstura un veida, likumpārkāpēja vainas pakāpes un nodarītā kaitējuma. Administratīvos sodus uzliek pilnvarotas valsts iestādes Krievijas Federācijas vides aizsardzības un sanitārās un epidemioloģiskās uzraudzības jomā. Šajā gadījumā lēmumu par naudas soda uzlikšanu var pārsūdzēt tiesā vai šķīrējtiesā. Naudas soda uzlikšana neatbrīvo vainīgos no pienākuma atlīdzināt nodarītos zaudējumus (likuma “Par vides aizsardzību” 84.pants).

Jaunajā Krievijas Federācijas Kriminālkodeksā noziegumi pret vidi ir izcelti atsevišķā nodaļā (26. nodaļa). Tas paredz kriminālatbildību par vides drošības noteikumu pārkāpšanu darbu izgatavošanas laikā, uzglabāšanas noteikumu pārkāpšanu, videi bīstamo vielu un atkritumu apglabāšanu, drošības noteikumu pārkāpšanu, rīkojoties ar mikrobioloģiskiem vai citiem bioloģiskiem aģentiem vai toksīniem, ūdens, atmosfēras piesārņošanu un jūra, kontinentālā šelfa likumdošanas pārkāpums, zemes bojāšana, ūdensdzīvnieku un augu nelikumīga ieguve, zivju krājumu aizsardzības noteikumu pārkāpšana, nelikumīgas medības, nelikumīga koku un krūmu ciršana, mežu iznīcināšana vai bojāšana.

Disciplinārās, administratīvās vai kriminālatbildības līdzekļu piemērošana par vides aizsardzības nodarījumiem neatbrīvo vainīgos no pienākuma atlīdzināt ar vides aizsardzības nodarījumu nodarīto kaitējumu. Likums “Par vides aizsardzību” ieņem nostāju, ka uzņēmumi, organizācijas un iedzīvotāji ar vides piesārņošanu, bojāšanu, iznīcināšanu, bojāšanu, dabas resursu neracionālu izmantošanu, dabas iznīcināšanu nodara kaitējumu videi, iedzīvotāju veselībai vai īpašumam, tautsaimniecībai. vides sistēmām un citiem vides pārkāpumiem, ir pienākums to pilnībā atlīdzināt saskaņā ar spēkā esošajiem tiesību aktiem (86. pants).

Civiltiesiskā atbildība sabiedrības un dabas mijiedarbības jomā galvenokārt sastāv no pienākuma uzlikšana likumpārkāpējam atlīdzināt cietušajai personai mantisko vai morālo kaitējumu, kas nodarīts tiesisko vides prasību pārkāpuma rezultātā.

Atbildība par vides pārkāpumiem veic vairākas galvenās funkcijas:

vides tiesību aktu ievērošanas stimulēšana;

kompensācijas, kas vērstas uz zaudējumu atlīdzināšanu dabiskajā vidē, kompensāciju par kaitējumu cilvēka veselībai;

preventīvais, kas sastāv no vainīgās personas sodīšanas vides pārkāpuma izdarīšanā.

Vides likumdošana paredz trīs sodu līmeņus: par pārkāpumu; pārkāpums, kas rada būtiskus zaudējumus; pārkāpums, kura rezultātā iestājusies personas nāve (smagas sekas). Personas nāve noziedzīga nodarījuma pret vidi dēļ likumā ir vērtējama kā nolaidība (izdarīta aiz neuzmanības vai vieglprātības). Soda veidi par vides pārkāpumiem var būt naudas sods, tiesību atņemšana ieņemt noteiktus amatus, tiesību atņemšana veikt noteiktas darbības, audzināšanas darbi, brīvības ierobežošana, brīvības atņemšana.

Viens no smagākajiem noziegumiem pret vidi ir ekocīds - floras (Krievijas zemes vai tās atsevišķu reģionu augu kopienu) vai faunas (visu veidu savvaļas dzīvnieku dzīvo organismu kopuma, kas apdzīvo Krievijas vai noteiktas teritorijas) masveida iznīcināšana. tā reģions), saindēšanās ar atmosfēru un ūdens resursiem (lietojami vai izmantojami virszemes un pazemes ūdeņi), kā arī citu darbību veikšana, kas varētu izraisīt vides katastrofu. Ekocīda sociālās briesmas ir apdraudēt vai nodarīt milzīgu kaitējumu dabiskajai videi, saglabājot cilvēku genofondu, floru un faunu.

Vides katastrofa izpaužas kā nopietns ekoloģiskā līdzsvara traucējums dabā, dzīvo organismu stabila sugu sastāva iznīcināšana, pilnīga vai būtiska to skaita samazināšanās un sezonālo izmaiņu ciklu pārtraukšana biotiskajā cirkulācijā. vielas un bioloģiskie procesi. Ekocīda motīvs var būt pārprastas militāras vai valstiskas intereses vai darbību veikšana ar tiešu vai netiešu nolūku.

Panākumi vides likuma un kārtības ieviešanā tiek sasniegti, pakāpeniski palielinot sabiedrības un valsts ietekmi uz pastāvīgajiem likumpārkāpējiem un optimāli apvienojot izglītojošus, ekonomiskus un juridiskus pasākumus.

vides piesārņojuma pārkāpums

Bibliogrāfija

1. Akimova T.V. Ekoloģija. Human-Economy-Biota-Environment: mācību grāmata augstskolu studentiem / T.A.Akimova, V.V.Haskin; 2. izdevums, pārskatīts. un papildu - M.: UNITI, 2009. - 556 lpp.

Akimova T.V. Ekoloģija. Daba-Cilvēks-Tehnoloģija: Mācību grāmata tehnikas studentiem. virziens un speciālists universitātes/ T.A. Akimova, A.P. Kuzmins, V.V. Haskins..- Ģenerāļa vadībā. ed. A.P.Kuzmina. M.: VIENOTĪBA-DANA, 2011.- 343 lpp.

Brodskis A.K. Vispārējā ekoloģija: Mācību grāmata augstskolu studentiem. M.: Izdevniecība. Centrs "Akadēmija", 2011. - 256 lpp.

Voronkovs N.A. Ekoloģija: vispārējā, sociālā, lietišķā. Mācību grāmata augstskolu studentiem. M.: Agars, 2011. - 424 lpp.

Korobkins V.I. Ekoloģija: mācību grāmata augstskolu studentiem / V.I. Korobkins, L.V. Peredeļskis. -6. izdevums, pievienot. Un pārskatīts - Roston n/d: Phoenix, 2012. - 575 lpp.

Nikolaikins N.I., Nikolaikina N.E., Melehova O.P. Ekoloģija. 2. izd. Mācību grāmata augstskolām. M.: Bustards, 2008. - 624 lpp.

Stadņitskis G.V., Rodionovs A.I. Ekoloģija: pētījums. pabalsts studentiem ķīmiskā tehnoloģija. un tech. sp. universitātes/ Red. V.A. Solovjova, Yu.A. Krotovs.- 4. izd., pārstrādāts. - Sanktpēterburga: Ķīmija, 2012. -238 lpp.

Odum Yu. Ecology vol. 1.2. Pasaule, 2011.

Černova N.M. Vispārīgā ekoloģija: mācību grāmata pedagoģisko augstskolu studentiem / N.M. Černova, A.M. Bilova. - M.: Bustards, 2008.-416 lpp.

Ekoloģija: mācību grāmata augstskolu studentiem. un trešdiena mācību grāmata iestādes, izglītības tehniskajā jomā speciālists. un norādes/L.I. Cvetkova, M.I. Aleksejevs, F.V. Karamzinovs un citi; ģenerāļa pakļautībā ed. L.I. Cvetkova. M.: ASBV; Sanktpēterburga: Khimizdat, 2012. - 550 lpp.

Ekoloģija. Ed. prof. V.V. Denisova. Rostova n/D.: ICC “MarT”, 2011. - 768 lpp.

Apmācība

Nepieciešama palīdzība tēmas izpētē?

Mūsu speciālisti konsultēs vai sniegs apmācību pakalpojumus par jums interesējošām tēmām.
Iesniedziet savu pieteikumu norādot tēmu tieši tagad, lai uzzinātu par iespēju saņemt konsultāciju.