Воздействие человека на природные экосистемы и их биологическое разнообразие.

Живые организмы, входящие в экосистемы, для своего существования должны постоянно пополнять и расходовать энергию. Растения, как известно, способны запасать энергию в химических связях в процессе фотосинтеза или хемосинтеза.

При фотосинтезе связывается только энергия с определенными длинами волн -380-710 нм. Эту энергию называют фотосинтетически-активной радиацией (ФАР). Она по длинам волн близка к видимой части спек­тра. На эту радиацию обычно приходится около 40% общей сол­нечной радиации, достигающей земной поверхности. Остальная часть спектра относится либо к более короткой (ультрафиолето­вой), либо к более длинной (инфракрасной) радиации. С последней обычно связан тепловой эффект.

Растения в процессе фотосинтеза связывают лишь небольшую часть солнечной радиации. Даже по отношению к фотосинтетичес­ки активной - это в среднем для земного шара менее 1%. Только наиболее продуктивные экосистемы, такие как плантации сахарно­го тростника, тропические леса, посевы кукурузы, в оптимальных условиях могут связывать до 3-5% ФАР. В опытах с кондициони­рованными условиями по всем факторам среды за короткие перио­ды времени удавалось достичь эффективности фотосинтеза по ус­воению солнечной энергии порядка 8-10% ФАР.

Растения являются первичными поставщиками энергии для всех других организмов в цепях питания. Существуют определенные закономерности перехода энергии с одного трофического уровня на другой вместе с потребляемой пищей. Основная часть энергии, усвоенной консументом с пищей, расходуется на его жизнеобеспе­чение (движение, поддержание температуры тела и т. п.). Эту часть энергии рассматривают как траты на дыхание, с которым в конеч­ном счете связаны все возможности ее высвобождения из хими­ческих связей органического вещества.

Часть энергии переходит в тело организма-потребителя вместе с увеличивающейся массой (приростом, продукцией). Некоторая доля пищи, а вместе с ней и энергия не усваиваются организмом. Они выводятся в окружающую среду вместе с продуктами жизнедеятельности (экскрементами). В последующем эта энергия высвобождается другими организмами, которые потребляют продукты выделения.

Количество энергии, расходуемой организмами на различные цели, неоднозначно. В периоды интенсивной жизнедеятельности взрослого организма в теле его может совершенно не фиксироваться энергия. Наоборот, траты ее в ряде случаев превышают поступление (организм теряет вес). В то же время в периоды интенсивного роста организмов, особенно в периоды размножения, в теле фиксируется значительное количество энергии.

Выделение энергии с экскрементами у плотоядных животных (например, хищников) невелико, у травоядных оно более значительно, а гусеницы некоторых насекомых, питающиеся растениями, выделяют с экскрементами до 70% энергии. Однако при всем разнооб­разии расходов энергии в среднем максимальны траты на дыхание, которые в сумме с неусвоенной пищей составляют около 90% от потребленной. Поэтому переход энергии с одного трофического уровня на другой в среднем принимается близким к 10% от энергии, потребленной с пищей. Эта закономерность рассматривается обычно как «правило десяти процентов».

Данное правило надо оценивать, как относительное, ориентировочное. Вместе с тем из него следует, что цепь питания имеет ограниченное количество уровней, обычно не более 4—5. Пройдя через них, практически вся энергия оказывается рассеянной.

Биом — крупная биосистема, которая характеризуется каким-либо доминирующим типом растительности или другой особенностью ландшафта, например, биом лиственных лесов умеренного пояса.

Основной признак, по которому выделяют биомы суши, — особенность растительности того или иного региона. Сходные биомы континентов объединяются в типы биомов. Продвигаясь с севера планеты к экватору, можно выделить девять основных типов сухопутных биомов.

1. Тундра. Биом занимает северную часть Евразии и Северной Америки и расположен между полярными льдами на севере и обширными массивами лесов на юге. По мере удаления от арктических льдов (Гренландия, Аляска, Канада, Сибирь) располагаются обширные просторы безлесной тундры. Несмотря на весьма суровые условия, здесь сравнительно много растений и животных. Особенно хорошо это видно летом, когда тундра покрывается густым ковром растений и становится обителью для большого количества насекомых, мигрирующих птиц и животных.

Основная растительность — мхи, лишайники и травы, покрывающие землю в короткий период вегетации. Встречаются низкорослые карликовые древесные растения. Основной представитель животного мира — северный олень (североамериканская форма его называется карибу). Обитают также заяц-беляк, полевка, песец.

Внимание исследователей всегда привлекали лемминги (группа видов полевок из подсемейства хомяков), особенно сибирский и норвежский. Одна из загадок этих зверьков — с определенной регулярностью бурные вспышки численности.

2. Тайга — биом бореальных (северных) хвойных лесов. Она протянулась на 11 тыс. км вдоль северных широт земного шара. Ее площадь составляет около 11 % суши. Таежные леса растут только в Северном полушарии, поскольку широты Южного полушария, где они могли бы находиться, заняты океаном.

Условия таежного биома довольно суровые. Около 30-40 дней в году здесь бывает достаточно тепла и света для того, чтобы росли нормальные деревья (в отличие от тундры, где насчитывается несколько видов карликовых деревьев). Огромные территории покрыты зарослями ели, сосны, пихты и лиственницы. Почти половину этой площади занимает лиственница — листопадное хвойное дерево, представленное несколькими видами.

Из лиственных встречается примесь ольхи, березы, осины. Численность животных в тайге лимитирована небольшим количеством экологических ниш и суровостью зим. Основные крупные травоядные — лось и олень. Много хищников: куница, рысь, волк, росомаха, норка, соболь. Грызуны представлены широко — от полевки до бобра. К постоянным обитателям тайги относятся многие виды куропаток. Из земноводных встречаются в основном живородящие, так как прогреть кладку яиц за короткое лето невозможно.

3. Биом листопадных лесов умеренной зоны. В умеренном поясе, где достаточно влаги (800-1500 мм в год), а жаркое лето сменяется холодной зимой, развились леса определенного типа. К существованию в таких условиях приспособились деревья, сбрасывающие листву в неблагоприятное время года. Большинство деревьев умеренных широт относится к широколиственным породам. Это дуб, бук, клен, ясень, липа, граб. Вперемешку с ними встречаются хвойные — сосна и ель, тсуга и секвойя.

Большинство лесных млекопитающих — барсуки, медведи, благородные олени, кроты и грызуны — ведут наземный образ жизни. Волки, дикие коты и лисы — распространенные хищники. Множество птиц: дятлы, синицы, дрозды, зяблики и др. Данный биом характерен для Центральной Европы, частично Восточной Азии и востока США. Леса этого биома занимают плодородные почвы, что послужило причиной их интенсивного сведения для нужд сельского хозяйства. Современная лесная растительность сформировалась здесь под непосредственным влиянием человека. Нетронутыми можно считать, вероятно, лишь леса в Сибири и на севере Китая.

4. Степи умеренной зоны. Основные площади этого биома представлены азиатскими степями и североамериканскими прериями. Малая его часть расположена на юге Южной Америки и Австралии. Осадков недостаточно, чтобы здесь росли деревья.

но хватает, чтобы не допустить образование пустынь. Неравномерность выпадения осадков (от 250 до 750 мм в год) позволяет делить прерии от востока к западу Северной Америки на низкотравные (растения не выше полуметра), смешаннотравные (высота растений от 50 до 150 см) и высокотравные (травы достигают 3-метровой высоты). В Азии горы Алтая делят степи на западные (более сухие) и восточные.

Почти все степи распаханы и заняты посевами зерновых и культурными пастбищами. Почвы степей с высокими травами (главным образом злаки с обширной корневой системой) богаты гумусом (органическое вещество почвы), поскольку к концу лета травы погибают и быстро разлагаются. В прежние времена на обширных степных просторах паслись огромные естественные стада травоядных млекопитающих. Сейчас здесь можно встретить только одомашненных коров, лошадей, овец и коз. Из коренных обитателей следует назвать североамериканского койота, евразийского шакала, гиеновую собаку. Все эти хищники приспособились к соседству человека.

5. Пустыни. Более 1/3 суши на нашей планете составляют неблагоприятные для жизни области — пустыни и полупустыни. Крупнейшая из них — Сахара (более 7 млн км2) почти равна площади Европы. Ежегодно ветер поднимает здесь от 60 до 200 млн т пыли, разнося ее далеко за пределы африканского континента.

Биом пустынь характерен для засушливых и полузасушливых зон Земли, где выпадает в год менее 250 мм осадков. Сахара, так же как пустыни Такла-Макан (Центральная Азия), Атакама (Южная Америка), Ла-Жойа (Перу) и Асуан (Ливия), относится к жарким пустыням. Однако есть пустыни, например Гоби, где в зимний период температура опускается до -20 °С.

Типичный пустынный ландшафт — обилие голого камня или песка с редкой растительностью. Поверхность обширной пустынной области Сахары только на 20 % занята песками, остальное — галька, скалы, камни и солончаки.

Пустынные растения относятся в основном к группе суккулентов — это различные кактусы и молочаи. Много однолетников. В холодных пустынях обширные площади заняты растениями, относящимися к группе солянок (виды из семейства маревых). Эти растения имеют длинную, разветвленную корневую систему, с помощью которой можно добывать воду с больших глубин.

Животные пустыни невелики, что помогает им во время жары спрятаться под камнями или в норах. Они выживают, поедая запасающие воду растения. Из крупных животных можно отметить верблюда, который долго обходится без воды, но чтобы выжить, вода ему необходима. А вот такие жители пустыни, как тушканчик и кенгуровая крыса, могут существовать без воды неопределенно долгое время, питаясь лишь сухими семенами.

6. Биом тропических саванн и лугопастбищных земель. Саванны представляют собой обширные открытые пространства, покрытые обильной травой, где лишь иногда встречаются одиноко стоящие деревья. Термин «саванна» означает «равнина без деревьев». Этот биом распространен на довольно бедных почвах, что послужило причиной относительной его сохранности.

Биом располагается по обеим сторонам от экваториальной зоны между тропиками. Саванны находятся в Центральной и Восточной Африке, хотя встречаются и в Южной Америке, и в Австралии. Типичный пейзаж саванны — высокая трава с редкостоящими деревьями из рода акация, баобаб, древовидные молочаи.

Во время сухого сезона нередки пожары, уничтожающие засохшую траву. Пожары весьма необходимы саванне. Без них она покрылась бы густым лесом. Многие пожары намеренно вызываются человеком, контролирующим продвижение огня. В результате получается богатая полезными веществами зола, которая, смешиваясь с почвой, стимулирует отрастание новой надземной порции травы.

В саваннах Африки пасется такое количество копытных, которое не встречается ни в одном другом биоме. Хотя все травоядные животные саванны нуждаются в одном и том же источнике пищи — траве, у каждого вида есть к ней свои требования. Из-за этого острота борьбы за пищу снижается. Например, гну и зебра питаются крупной молодой травой, а газели Томпсона — мясистыми низкорослыми травами.

Огромное количество травоядных способствует тому, что в саванне проживает множество хищников. Особенность последних — высокая скорость передвижения. Саванна — это открытая местность. Чтобы догнать жертву, нужно быстро бегать. Поэтому на равнинах Восточной Африки обитает самое быстрое в наземном мире животное — гепард. Этот хищник охотится в одиночку. Другие — львы, гиеновые собаки — предпочитают совместные действия для отлова добычи. Третьи — гиены и грифы, питающиеся падалью — всегда наготове, чтобы захватить остатки или завладеть только что пойманной чужой добычей. Леопард подстраховывается, перетаскивая свою жертву на дерево.

7. Тропическое или колючее редколесье. Этот биом представлен в основном светлыми редкостойными лиственными лесами и колючими, причудливо изогнутыми кустарниками. Данный биом характерен для Южной, Юго-Западной Африки и Юго-Западной Азии. Монотонно-однообразную растительность иногда украшает величественный баобаб. Лимитирующий фактор — неравномерное распределение осадков, хотя в целом их выпадает достаточное количество.

8. Биом тропических лесов. Тропические дождевые леса занимают тропические области Земли в бассейнах Амазонки и Ориноко в Южной Америке, бассейны Конго, Нигера и Замбези в Центральной и Западной Африке, Мадагаскар, Индо-Малайскую область и Борнео-Новую Гвинею. Постоянно влажный климат способствует тому, что растения здесь очень крупные и хорошо развитые. Лес сплошной стеной поднимается на высоту до 75 м. Верхний ярус представлен гигантскими деревьями. Почти все деревья увиты многочисленными лианами и украшены растениями-эпифитами и паразитами.

Солнечный свет очень плохо проникает сквозь густую листву деревьев, поэтому под ними практически нет растений и, конечно, животных. Все разнообразие животных сосредоточено в среднем ярусе тропического леса. Насекомые, рептилии, птицы и млекопитающие свободно перемещаются вверх и вниз по стволам деревьев. Высоко наверху, в кронах, обитают животные, которые за всю свою жизнь ни разу не спускаются вниз, в тень. Среди них одна из самых крупных в мире хищных птиц — южноамериканская гарпия. Тут же можно встретить филиппинскую гарпию-обезьяноеда, известную тем, что она охотится даже на крупных обезьян.

На поверхности земли, в сумраке тропиков, можно увидеть слонов, тапиров, оленей, горилл и других млекопитающих. Они делят здесь пристанище с некоторыми нелетающими птицами, такими как шалашники.

В тропиках встречается растение с самыми крупными цветами. Это раффлезия арнольди — огромный цветок, распластанный но земле; имеет пять мощных мясистых полукруглых лепестков ярко-алого цвета и достигает в поперечнике одного метра. У цветка нет ни листьев, ни стебля, ни корней. Он паразитирует на корнях других тропических растений. Процесс опыления осуществляется мухами, которые слетаются на невыносимый запах падали, испускаемый этим чудом природы.

В тропических лесах постоянно выпадают обильные осадки, здесь всегда тепло без выраженных сезонных колебаний. Средняя температура в течение года составляет в среднем 26 °С. Средняя величина годовых осадков для всех дождевых тропических лесов — 230-240 см. Иногда их количество достигает 762 см, как, например, в департаменте Чоко (Колумбия). Относительная влажность в лесу составляет в среднем 76 %.

Экология человека. Особенности человека как биологического вида с точки зрения его воздействия на окружающую среду. Причины демографического взрыва и увеличения антропогенного давления на окружающую среду.

Экология человека — комплексная эколого-социально-экономическая отрасль знаний, где все социальные, экономические и природные условия рассматриваются как одинаково важные составляющие среды жизни человека, обеспечивающие разные стороны его потребностей.

Человечество является частью биосферы, продуктом ее эволюции. Однако взаимоотношения человека и природных сообществ никогда не были безоблачными. Охотничья деятельность древнего человека, несомненно, ускорила вымирание многих крупных травоядных животных. В охотничьих целях поджигание растительности способствовало опустыниванию территорий. Человек начал менять и разрушать целые сообщества с переходом к скотоводству и земледелию.

За последние сто лет произошли два важных сдвига. Во-первых, резко увеличилась численность населения Земли. Во-вторых, еще более резко выросло промышленное производство, производство энергии и продуктов сельского хозяйства. В результате, человечество стало оказывать заметное воздействие на функционирование всей биосферы.

Негативные тенденции:

Рост народонаселения.

Изменение состава атмосфер и климата.

Загрязнение природных вод.

Истощение и загрязнение почвы.

Сокращение природного разнообразия.

Демографический взрыв — это резкое увеличение численности населения в результате снижения смертности при слишком высокой рождаемости.


В развивающихся странах наблюдается быстрый рост населения, значительно опережающий их социально-экономическое развитие, усугубляя и без того сложные проблемы занятости, социальной сферы, обеспечения продовольствием, экономики и т. п.

Современный демографический взрыв не только происходит в большом числе стран, непосредственно охватывая значительную часть мирового населения, но, по существу, прямо или косвенно затрагивает всё мировое сообщество, превращая локальную демографическую проблему в одну из глобальных проблем современности.