Durabilitatea ecosistemelor

Un sistem este o colecție de obiecte și / sau fenomene unite printr-un singur proces.

În cazul în care procesul care combină componentele sistemului este reversibil, sistemul este numit închis.







Dacă sistemul închis este conectat cu alte sisteme care îi permit să facă schimb de substanțe și energie cu ele, un astfel de sistem este un sistem deschis închis.

stare staționară închise sisteme deschise - ϶ᴛᴏ echilibru a două procese opuse: creșterea de dezordine într-un sistem (creșterea entropiei) și ordinul de recuperare corespunzătoare (scăderea entropiei), adică, atunci când schimbarea gradului de ordonare a sistemului (entropie) tinde la 0 ° C.

Afluxul de energie și materie în orice sistem deschis închis naturale ar trebui să fie stabilită numai statistic, și, prin urmare, la diferite momente ale existenței sistemului poate duce la o creștere a uneia sau de cealaltă parte a unui proces reversibil.

În baza legii de conservare a energiei, orice creștere într-una dintre aceste procese (deși ordinea, chiar dacă tulburarea) ia sistemul de starea de echilibru, și în cele din urmă duce la o scădere în ordinea sa.

Păstrarea stării de echilibru naturale închise sisteme deschise într-un mediu în schimbare este asigurată care crește probabilitatea de ordonare aleatorie a noi zone (fluctuații - dezechilibru și Eniya ?? instabilă distribuie energie în cadrul sistemului), atunci când sistemul de echilibru și o creștere a entropiei (tulburare). Datorită acestor procese aleatorii, sistemele evoluează spre o varietate de forme de distribuție a energiei și cresc rezistența lor la o varietate de influențe aleatorii.

Orice ecosistem este un sistem deschis închis, a cărui ordonanță este asigurată de un flux constant de energie solară acumulat prin fotosinteză. Steady ecosistem stare posibilă numai atunci când echilibrul a două procese opuse crează foarte structuri ordonate sub formă de substanțe organice și organisme, pe de o parte, și prăbușirea acestor structuri și inversul lor transforma în substanțe anorganice neînsuflețite - altele.

Aceasta este, condiția pentru stabilitatea ecosistemului este închiderea maximă a ciclului materiei când compoziția și cantitatea componentelor sunt returnate organismelor naturii neînsuflețite per unitate de timp cât mai aproape posibil compoziția și cantitatea de aceleași componente, acestea consumă aceeași cantitate de timp. manifestare externă a stabilității și a echilibrului ecosistemului este constanță specific biocenozei structura (reproducerea continuă a acelorași specii de plante, animale, și așa mai departe. E. În aceleași proporții).

În acest caz, afluxul constant de energie solară poate și se schimbă adesea imprevizibil (schimbările meteorologice neschimbate pentru un anumit sezon într-o anumită localitate). Aceasta poate duce la moartea în masă a speciilor instabile acestor condiții și la întreruperea ulterioară a ciclului închis de substanțe în întregul lanț alimentar. Acesta este cazul, de exemplu, în câmpurile cu înghețuri sau secete neașteptate. În acest caz, spre deosebire de agro-sistemele create de om, în ecosistemele naturale, majoritatea acestor fluctuații meteorologice nu le deranjează. Acest lucru se datorează faptului că, de exemplu, că în deșert (ecosistemul natural) crește (spre deosebire de câmpuri), nu este una, ci mai multe tipuri de plante care au diferite grade de rezistență la diferiți factori climatici. Când moartea în masă a unuia - două specii și reducerea volumului de circulație a substanțelor în lanțul alimentar relevant are loc reproducerea extinsă a altor specii de iarbă și o creștere a volumului de circulație a altor lanțuri alimentare.

Tᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, închiderea maximă a circulației substanțelor în ecosistem ar trebui asigurată numai prin diversitatea maximă a speciilor de organisme vii. La rândul său, diversitatea speciilor este limitată de numărul minim de populații, este extrem de importantă pentru reproducerea sa stabilă și resursele limitate ale ecosistemului, productivitatea acestuia. Din acest motiv, numai diversitatea speciilor poate avea loc, este extrem de important pentru stabilitatea ecosistemelor într-o gamă limitată de schimbări în condițiile de trai.

schimbările climatice impredictibile, dezastre (incendii, inundații, și așa mai departe. P.), intervenția umană sunt atât de puternice încât o încălcare a ciclului de închidere a materiei nu ar trebui să fie compensate conservate sau plasate în exterior (cu distrugerea ecosistemului sursă complet) specii. reproducerea în masă a acestor specii, în absența de închidere a ciclului materiei va duce în mod inevitabil la schimbări în condițiile existenței lor în nefavorabile pentru a le da deoparte și o modalitate de a forța cele mai multe resurse de alte tipuri. O astfel de succesiune compoziției speciilor comunității ecologice numita succesiune, și va continua atâta timp cât diversitatea stabilită, asigurând închiderea maximă a ciclului materiei și trecerea la echilibrul ecosistemului.

Cele mai importante termodinamice caracteristice organisme, ecosisteme și biosferă în ansamblul său - abilitatea de a crea și menține un grad ridicat de ordine internă, și anume, co-stat cu entropie joasă ... Low-entropie se realizează prin picioare și împrăștierea eficientă a energiei ușor utilizabilă (de exemplu, energie luminoasă sau alimentară) și conversia la energia Gia utilizat cu dificultate (de exemplu, căldură). Aranjați-magnetizările ecosistemului, adică. E. Structura complexă a biomasei, subarbore-vie din cauza respirație ?? în întregime comunității sale, constantly''otkachivaet ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ de neuporyadochennost „“ comunitate. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, ecosisteme și organisme reprezintă sebyaotkrytye-echilibru inegal sistem termodinamic schimb continuu de energie cu mediul și substanța, scăzând astfel entropia în sine, ci entropia crește spre exterior, în conformitate cu legile termodinamicii. Conceptele fundamentale ale fizicii, formulate în prelegerile precedente, sunt cele mai importante dintre legile naturii, care au semnificație universală. Din câte știm, nu există excepții de la aceste legi fizice și nici o invenție tehnică nu le poate deranja. Orice sistem artificial sau natural care nu respectă aceste legi este sortit să piară. Întreaga varietate de manifestări ale vieții este însoțită de transformări ale energiei, deși energia nu este creată și nu distrusă (prima lege a termodinamicii). Energia primită sub formă de lumină de către suprafața Pământului este echilibrată de energia radiată de pe suprafața Pământului sub forma unei radiații termice invizibile. Esența vieții constă în succesiunea continuă a unor astfel de schimbări, cum ar fi creșterea, auto-reproducerea și sinteza compușilor chimici complexi. Fără transferul de energie, care însoțește toate aceste schimbări, nu ar exista viață, nici sisteme ecologice. Civilizația noastră este doar unul dintre fenomenele remarcabile ale naturii, în funcție de furnizarea constantă de energie concentrată. În cazul în care în cazul în care, după ce a pierdut capacitatea de a produce și de a stoca o cantitate suficientă de energie înaltă, societatea umană a devenit un sistem închis, este în conformitate cu cea de a doua lege a termodinamicii ar fi pierdut în curând comanda.







Ecologia, de fapt, studiază relația dintre sistemele de iluminare și cele de mediu și căile de transformare a energiei în sistem. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, relațiile dintre plante - de vânzare cenți și animale - de către consumatori, între prădător și zhert-urlet, să nu mai vorbim compoziția abundența și specii de organisme în fiecare localitate, sunt flux limitat și controlat de energie este transformată din forma sa concentrata in Ras seyannye . O atenție specială a ecologiștilor este atrasă de întrebările legate de transformarea energiei combustibilului, a energiei atomice și a altor forme de energie concentrată într-o societate industrializată. Tᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, toate tipurile de ecosisteme sunt guvernate de aceleași legi fundamentale care guvernează și inanimizează sistemele, de exemplu, motoarele electrice și mașinile. Diferența constă în faptul că sistemele vii, folosind o parte din ele existente în-la picioarele de energie, capabile să and''otkachivat auto-reparare „“ tulburare, iar aparatul este necesară pentru a repara sau înlocui, cu ajutorul energiei externe. Admițând mașinile, uităm că scăderea entropiei datorată folosirii mașinilor necesită costul unor resurse energetice considerabile.

Cel mai mare ecosistem, cel mai mare în dimensiune și scară, este biosfera. Biosfera este numită coajă activă a Pământului, incluzând toate organismele vii ale Pământului și este în interacțiune cu mediul neînsuflețit (chimic și fizic) al planetei noastre, cu care ele formează un singur întreg. Biosfera planetei noastre există de 3 miliarde de ani, crește și devine mai complicată în ciuda tendințelor morții de entropie rece; poartă o viață și o civilizație inteligentă. Biosfera a existat cu mult înainte de apariția omului și poate face fără ea. Dimpotrivă, existența omului este imposibilă fără biosferă.

Toate celelalte ecosisteme sunt situate în cadrul biosferei și sunt subsistemele sale. Un mare ecosistem regional, caracterizat printr-un anumit tip de vegetație de bază, este denumit de obicei biome. De exemplu, deșertul biome sau pădurea tropicală umedă. Sistemul este mult mai mică populație care cuprinde indivizi de o formă de grup, adică. E. Single proish porțiune DECLARAÞII care ocupă definește enny ??. Un sistem mai complex decât populația este biocenoza, care include toate populațiile care ocupă teritoriul dat. Astfel, populația, comunitatea, biomul, biosfera sunt aranjate într-o ordine ierarhică, de la sisteme mici la cele mari. Biosfera este un ecosistem global al planetei care susține un ciclu global de substanțe.

O consecință importantă a organizării ierarhice este că, componentele combinate ?? Eniya în unitate mai mare-funk țional în noile niveluri ierarhice ale măgulitoare-tzu există noi proprietăți care nu sunt în etapele anterioare. Aceste proprietăți nu pot fi prezise pe baza proprietăților componentelor care alcătuiesc noul nivel. Acest principiu a fost numit apariția. Esența ei: proprietățile întregului nu pot fi reduse la suma proprietăților părților sale. De exemplu, hidrogenul și oxigenul, care se află la nivelul atomic, formează o moleculă de apă, care are deja proprietăți complet noi. Un alt exemplu.

Rolul ciclurilor biogeochimice este foarte important în biosferă. Nutrienții - C, O, N, P, S, CO2, H2O și altele - în contrast cu energia care deține sunt-în ecosisteme și să facă un ciclu continuu de mediul extern în organisme și înapoi în mediul extern. Aceste căi închise se numesc cicluri biogeochimice. Ciclurile biogeochimice ar trebui să distingă două părți, cum ar fi două sau cutoff: 1) fond de rezervă - este ogrom masa Nye de substanțe care nu sunt legate de corp E în mișcare; 2) Fondul de schimb - un mult mai mic, dar foarte activă, datorită schimbului direct de biogenică ve-Tage între organisme și imediate lor okra-zheniem. Dacă luăm în considerare biosfera ca un întreg, se poate distinge: 1) ciclismului substanțelor gazoase, cu o capacitate de rezervă de atmosferă și hidrosferă (ocean) și 2) bucla viespe zling cu fond de rezervă în crusta (geologi in-ically ciclu). În cursul ciclurilor biogeochimice datorită activității vitale a organismelor vii, există o concentrație locală și acumularea de substanțe care conțin definite ?? ennye elemente, ceea ce duce la formarea depozitelor de energie și materii prime ale activităților umane. Pentru multe milioane de ani de viață de viață mare cantitate de materie transformată energiei solare în mecanică și chimică, determinarea compoziției atmosferei, roci sedimentare sol, hidrosfera, schimbarea de nerecunoscut aspectul general al planetei. În consecință, se poate vorbi despre o legătură inseparabilă între materia anorganică și cea organică. Stabilitatea stării staționare a biosferei se supune acelorași legi ca stabilitatea oricărui ecosistem. Formarea unei multitudini de ecosisteme locale și a planetelor ecosistemului global - Biosphere, constituită în întregime ?? succesiune eobemlyuschuyu, în timpul căreia a fost produsă o varietate de specii, este esențial pentru a maximiza f un ciclu închis de substanțe. Ca urmare, pentru o perioadă relativ scurtă (700 milioane de ani), diversitatea speciilor a atins un nivel modern (aproximativ 2 milioane de specii). Deoarece ecosistemul și biosfera individuale Pământului, în general, nu de timp a trecut de la starea de echilibru a succesiunii, extincția apar adesea ca o specie separată sau grupe taxonomice de plante mai mari si animale. În locul lor a intrat în nișe ecologice, specii noi, și de fiecare dată tranziția de biosferă a soldului însoțită de restaurarea diversității speciilor la un nivel mediu de 2 milioane. Specii.

Rationalul comportamental al legăturilor lanțului trofic nu este determinat de eficacitatea obținerii alimentelor, ci de moderare. Din acest motiv, numai speciile care rămân funcții biologice performante - trăiesc și dă viață altora - rămân în ecosisteme. Caracteristicile omului ca specie biologică în lanțurile trofice sunt după cum urmează:

‣carecare Persoana este plină de pioșenie și poate trăi în detrimentul unora, apoi în detrimentul altor legături ale lanțului trofic; aceasta îndepărtează de la el o frâna de moderare;

‣ - - - poate să aducă resursele mai aproape de sine prin plantarea și plantarea animalelor sau a animalelor, lăsând în mediul înconjurător controlul asupra mediului;

‣recepție - poate lăsa lanțul spart la altul. Acest lucru oferă o persoană un sentiment de libertate, totuși, această libertate față de un răspuns și o responsabilitate neîncetată față de descendenți.

Conceptul de productivitate și sustenabilitate a ecosistemelor face posibilă trasarea unor concluzii substanțiale despre limitele posibilităților activității economice umane.

1. Stabilitatea ecosistemelor este asigurată de varietatea speciilor de organisme vii necesare pentru închiderea maximă a circulației substanțelor. Durabilitatea ecosistemului global al planetei Pământ - biosfera este asigurată de o diversitate de aproximativ două milioane de specii. Orice activitate umană care duce la scăderea abundenței și diversității speciilor de pe Pământ duce la o perturbare a echilibrului biosferei. Înfricoșător nu este faptul că copiii noștri nu văd live a diferitelor flori și animale, și că producția biosfera echilibrului ei va conduce la o succesiune la nivel mondial, având ca rezultat necesitatea de a schimba radical aproape în totalitate ?? e tehnologii de mediu și de susținere a vieții existente.

2. Utilizarea fluxului energetic al ecosistemului vizează maximizarea echilibrului posibil. Prin urmare, orice fel, asigură supraviețuirea sa din cauza posibilității de reproducere a altor specii ale ecosistemului ( „“ silneyshiy „“), ar încălca echilibrul ecosistemului, epuizarea resurselor necesare pentru existența sa și în cele din urmă încetează să mai existe. Din punct de vedere evolutiv, este adaptat speciile care să asigure reproducerea lor, nu împiedică reproducerea altor specii ale ecosistemului.

3. Utilizarea aceluiași flux de energie în activitatea economică are ca scop redistribuie ea ?? ix spre obtinerea de producție maximă în lanțul alimentar uman esențial (dominația speciilor selectate în detrimentul imposibilității umane a existenței altora), în legătură cu această intervenție umană în ecosistemele naturale nu pot pentru a nu deranja echilibrul lor.

4. Formarea și echilibru restabilirea ecosistemelor - un proces de autoreglare bazat pe aleatorii (deviere aleatorie sau animale de migrare de semințe aleatoare, schimbări aleatoare proprietăți ereditare ale organismelor ca rezultat al mutațiilor și recombinări de gene).

5. Orice încercare de a schimba echilibrul ecosistemului spre ordine (așa cum o înțelege o persoană) va duce la o creștere corespunzătoare a imprevizibilității și a tulburării în alte părți ale aceluiași sistem. Adică, atunci când facem orice transformare a naturii pentru a rezolva problemele lor presante, o persoană trebuie să fie pregătită pentru apariția inevitabilă a unor probleme noi și complet neașteptate.

6. Produsele primare nete și randamentul maxim, astfel, de la / culturile limitate o eficiență de fotosinteză în aria geografică naturală (gamele de eficiență fotosinteză la 12% la 0,02%), care nu a putut crește.

7. Masa totală a producției de proteine ​​din proteine ​​alimentare nu trebuie să fie mai mare decât producția de produse alimentare vegetale, indiferent cât de biotehnologia este dezvoltată și perfecționată.

8. Posibilitățile biosferei Pământului de a oferi hrană pentru creșterea numărului de oameni sunt limitate de factori naturali, naturali insurmontabili.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: