Лекция № Тема: Взаимодействие энергии и материи в экосистеме. Эволюция развития экосистем. Естественные и антропогенные экосистемы. Проблемы рационального использования экосистем. Промышленные техносистемы. Биосфера и ноосфера.

Лекция №

Тема: Взаимодействие энергии и материи в экосистеме. Эволюция развития экосистем. Естественные и антропогенные экосистемы. Проблемы рационального использования экосистем. Промышленные техносистемы. Биосфера и ноосфера.

Цель: сформировать понятие о взаимодействии энергии и материи в экосистеме, об естественных и антропогенных экосистемах, их структуре, свойствах; о развитии и смене экосистем, изучить структуру естественных сообществ живых организмов, рассмотреть факторы, влияющие на их существование и показатели, которые характеризуют сообщества, выявить особенности строения и функционирования экосистем различного происхождения в биосфере, сформировать понятие о биосфере и ноосфере.

Основные термины и понятия: биомасса. поток энергии, продуценты, консументы. редуценты, автотрофы и гетеротрофы, цепь и сети питания, типы связей, экологическая пирамида, сукцессии, экосистема, сообщества, естественные и антропогенные экосистемы, техносистемы, промышленный симбиоз, биосфера и её оболочки, ноосфера.

Литература:

1.Экология. 10–11 классы: учеб. пособие для общеобразоват. организаций: базовый уровень / М. В. Аргунова, Д. В. Моргун, Т. А. Плюснина. – 2-е изд. – М.: Просвещение, 2018. – 143 с.

2.Экология. 10–11 классы: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / Н. М., Чернова, В. М. Галушин, В. М.: Константинов; под род. Н. М. Черновой. – 4-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2018. – 302 с

План лекции:

1.            Эволюция развития экосистем. Экосистема, их структура и свойства.

2.            Антропогенные экосистемы.

3.            Биомасса. Круговорот веществ и поток энергии.

4.            Экологическая пирамида биомассы.

5.            Взаимосвязи между популяциями в экосистемах

6.            Динамика и развитие экосистем. Сукцессии.

7.            Рациональное использование экосистем.

8.            Техносистемы промышленных предприятий.

9.            Биосфера и ноосфера. Понятие ноосферы. Признаки

Содержание лекции:

1.Эволюция развития экосистем. Экосистемы, их структура и свойства.

Живые организмы в природе объединены в сообщества, приспособленные к определенным условиям существования. Такое сообщество взаимосвязанных живых организмов, называют биоценозом, а совокупность всех абиотических факторов, определяющих условия их существования называют биотопом. Биоценоз и биотоп образуют биогеоценоз.

Экосистема-совокупность организмов разных видов и среды их обитания, связанные обменом вещества, энергии и информации.

Признаки экосистемы:

- экосистема обязательно представляет собой совокупность живых и неживых компонентов;

- в рамках экосистемы осуществляется полный цикл круговорота веществ, начиная с создания органического вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие;

- экосистема сохраняет устойчивость в течение определенного времени.

По степени антропогенного воздействия:

Природные (или естественные) – экосистемы, не нарушенные влиянием человека.

Антропогенные – системы, созданные человеком для извлечения выгоды. Делятся на техногенные и агроэкосистемы.

Домашний аквариум, озеро на окраине села, степная балка, лесной массив, кабина космического корабля, целая наша планета все это экосистемы единой биосферы. Понятие «экосистема» предложил в 1935 году А.Тесли. Функционирования экосистемы обеспечивает «внутренний» биологический кругооборот веществ между абиотическими и биотическими частями. Экосистемы являются открытыми биосистемами, и поэтому для существования во времени нужны «внешние» потоки энергии, вещества и информации в составе общего геологического круговорота.

Близкими к экосистемам является биогеоценозы.

Биогеоценоз-это определенная территория с однородными условиями существования, населенная взаимосвязанными популяциями разных видов, объединенных между собой круг воротом веществ и потоком энергии. Понятие о биогеоценозе введено В.М.Сукачовым (1940). Основой подавляющего большинства биогеоценозов являются фотосинтезирующие организмы, которые образуют растительные группировки. Биогеоценоз, в отличие от экосистемы, является конкретным, территориальным понятием, потому что он занимает ограниченный участок с однородными условиями существования и с соответствующим фитоценозом (растительным группировкам).

В экосистеме выделяют биотические и абиотические части.

Для поддержания круговорота веществ в экосистеме необходимо наличие трех групп организмов: продуцентов, консументов и редуцентов.

Основными свойствами экосистем являются: способность осуществлять круговорот веществ, противостояние внешним воздействиям, производство биологической продукции.

2.Антропогенные экосистемы.

Человек, в конкурентной борьбе за выживание в природной окружающей среде, начал строить свои искусственные антропогенные экосистемы.

Примерами таких экосистем могут быть космический корабль, город, поле, засеянное пшеницей, крупный промышленный комбинат, автомагистраль и т.п. Человек, пытаясь выжить в окружающем его мире, стал изменять природные экосистемы. Более 10 тыс. лет назад он перестал быть охотником и собирателем и начал производить необходимые для выживания продукты самостоятельно. Сначала человек начал заниматься сельским хозяйством: растениеводством и животноводством, затем, чтобы облегчить себе труд, стал создавать приспособления, машины и механизмы. Для их производства понадобилось развитие промышленности. Промышленная революция началась примерно 200 лет назад. Сейчас человек создал техносферу – искусственную среду обитания, в которой изменил природные экосистемы в технические объекты, в результате чего поставил под угрозу существование всей биосферы.

По степени вмешательства человека в природные экосистемы различают:

а) модифицированные (природная экосистема изменилась в результате косвенного влияния человеческой деятельности);

б) трансформированные (целенаправленно измененные человеком);

в) искусственные (созданные человеком).

В зависимости от вида деятельности человека различают агроценозы (сельскохозяйственные экосистемы), урбанизированные (городские), индустриальные (измененные в результате деятельности крупных промышленных комплексов) и техногенные (преобразованные в результате действия крупной техники) экосистемы

Естественные экосистемы отличаются значительным видовым разнообразием, существуют длительное время, они способны к саморегуляции, обладают большой стабильностью, устойчивостью. Созданная в них биомасса и питательные вещества остаются и используются в пределах биоценозов, обогащая их ресурсы.

Искусственные экосистемы – агроценозы (поля пшеницы, картофеля, огороды, фермы с прилегающими пастбищами, рыбоводные пруды и др.) составляют небольшую часть поверхности суши, но дают около 90% пищевой энергии.

Развитие сельского хозяйства с древних времен сопровождалось полным уничтожением растительного покрова на значительных площадях для того, чтобы освободить место для небольшого количества отобранных человеком видов, наиболее пригодных для питания. Однако первоначально деятельность человека в сельскохозяйственном обществе вписывалась в биохимический круговорот и не изменяла притока энергии в биосфере. В современном сельскохозяйственном производстве резко возросло использование синтезированной энергии при механической обработке земли, использовании удобрений и пестицидов. Это нарушает общий энергетический баланс биосферы, что может привести к непредсказуемым последствиям

Сравнение природной и упрощенной антропогенной экосистем.

Если естественные экосистемы поглощают, преобразуют и накапливают солнечную энергию, то все антропогенные системы потребляют в той или иной мере энергию преимущественно ископаемого топлива. Все естественные системы оздоровляют биосферу, производя кислород, необходимый для всего живого, и поглощая диоксид углерода, замедляя тем самым наступление глобального потепления, а антропогенные системы, не связанные с выращиванием культурных растений, наоборот, производят диоксид углерода и поглощают кислород, особенно при сжигании разных видов топлива.

Плодородная почва формируется и восстанавливается в естественных экосистемах, а в антропогенных — преобразуется, разрушается и деградирует либо совсем уничтожается, например, при строительстве дорог, магистралей и домов.

Пресная вода накапливается, очищается, проходя медленный круговорот в естественных экосистемах, а в антропогенных системах, наоборот, она быстро потребляется и сильно загрязняется.

В естественных экосистемах формируются благоприятные условия обитания множества видов животных и растений, а в антропогенных — все меньше и меньше места остается для их обитания.

Антропогенные системы производят различные отходы и загрязняющие вещества, а естественные экосистемы, частично поглощая, превращают их в безопасные. Для переработки и захоронения отходов требуются огромные энергетические и природные ресурсы.

Свойства самосохранения и самовосстановления характерны для всех экосистем. Создание и поддержание функционирования всех антропогенных систем приводят к гигантским затратам природных и энергетических ресурсов и, следовательно, к истощению их запасов на нашей планете.

Сравнивая естественные и антропогенные системы, можно сделать важный вывод: чтобы сохранить устойчивое равновесие всех материальных систем, вне зависимости от природы их происхождения, человечество должно направить как можно быстрее все свои усилия не на завоевание природы, а на гармоничное сочетание с ней.

3.Биомасса. Круговорот веществ и поток энергии.

Биомасса (биоматерия) — совокупная масса растительных и животных организмов, присутствующих в биогеоценозе в момент наблюдения.

Все живые организмы экосистемы по способу получения энергии делятся на автотрофов и гетеротрофов.

Автотрофы способны образовывать органическое вещество, используя неорганический источник углерода и энергию света (фотоавтотрофы) или энергию окисления неорганических веществ (хемоавтотрофы).

Гетеротрофы используют энергию окисления органических веществ и используют органические источники углерода.

Для поддержания круговорота веществ в экосистеме необходимо наличие трех групп организмов: продуцентов, консументов и редуцентов.

Биотическая часть экосистемы является совокупностью взаимосвязанных живых организмов, образующих биоценоз. Биоценоз-это группировка взаимосвязанных между собой популяций организмов разных видов, населяющих участок местности с однородными условиями существования. Это понятие предложил немецкий гидробиолог К.Мьобиус. Основой биоценозов является фитоценоз (растительные группировки), с которыми связаны зооценозы (группировки животных) и микробиоценозы (группировка микроорганизмов). Биоценозы существуют на определенном участке среды, которая называется биотопом.

 Биотическую часть экосистемы составляют различные экологические(функциональные) группы организмов, объединенные между собой пространственными и трофическими связями - продуценты, консументы и редуценты.

Основу биоценоза составляют автотрофные организмы — продуценты (образователи) органического вещества. В процессе фотосинтеза происходит образование органического вещества, за счет которого питаются гетеротрофы.

Продуценты - популяции автотрофных организмов, способных синтезировать органические вещества из неорганических. Это зеленые растения, цианобактерии, фотосинтезирующие и хемосинтезирующие бактерии. В водных экосистемах основными продуцентами являются водоросли, а на суше – семена растения.

Гетеротрофные организмы делятся на две группы: консументы — потребители и редуценты — разрушители органического вещества. 

Консументы 1-го порядка — растительноядные (фитофаги, паразиты растений);

Консументы 2 и последующих порядков (гетеротрофные организмы, питающиеся растительноядными формами (хищники), паразиты животных, а также сапрофаги).

Редуценты разлагают мёртвое органическое вещество до углекислого газа и минеральных веществ, которые затем используются продуцентами. Редуценты замыкают круговорот биогенных элементов в природе. Это гетеротрофные сапрофитные организмы – бактерии и грибы, выделяющие ферменты и органические остатки и поглощающие продукты их расщепления. В процессах разложения органических соединений участвуют детритофаги (потребляют измельченную органику, например, дождевые черви, личинки мух), сапрофаги поедают помет животных и человека, например, жуки-навозники), некрофаги (поедают трупы животных, например, жуки-навозники).

В состав абиотической части биогеоценоза входят следующие компоненты:

-Неорганические вещества-соединения, которые включаются в биогенную миграцию веществ (например, СО₂, О₂, азот, вода, сероводород и др.);

-Органические вещества-соединения, которые связывают между собой абиотическую и биотическую части экосистемы;

 -Микроклимат, или климатический режим-совокупность условий, определяющих существование организмов (освещенность, температурный режим, влажность, рельеф местности и т.п.).

Основными свойствами экосистем являются: целостность, самовоспроизведение, устойчивость, саморегуляция и др...     

Цепь питания – перенос энергии от его источника через ряд организмов.

Уровень питания – трофический уровень.     

Группа видов-продуцентов образует уровень первичной продукции.

Первичные продуценты – основа трофической структуры и всего существования сообщества в биоценозе. Составлен этот уровень растениями и фотоавтотрофными прокариотами. Накопленная в виде биомассы организмов-автотрофов чистая первичная продукция служит источником питания для представителей следующих трофических уровней. Потребители первичной продукции – консументы – образуют несколько (обычно 3-4) трофических уровней.

Живые организмы биоценоза связаны в цепи питания. Простой пример пищевой цепи: растительность — насекомое, питающееся растительностью — хищное насекомое — насекомоядная птица — хищная птица. Но растительноядное насекомое питается на нескольких видах растений, хищное насекомое - многими видами насекомых, насекомоядная и хищная птицы — многими видами животных. Таким образом, цепи питания образуют пищевые сети, сети питания.

Чем сложнее сети питания, чем больше видов в экосистеме, тем устойчивее данная экосистема.

В любом биогеоценозе происходит круговорот веществ. Энергия аккумулируется на уровне продуцентов, проходит через консументы и редуценты, входит в состав органических веществ, почвы, и рассеивается при разрушении ее разнообразных соединений.

В каждом звене пищевой цепи при дыхании углекислый газ возвращается в атмосферу, непереваренные остатки пищи и погибшие организмы разлагаются с помощью редуцентов, которые завершают круговорот химических элементов.

Пищевые цепи разделяют на два типа. Цепь выедания (пастбищная) начинается с продуцентов, идет к консументам 1-го, 2-го и заканчивается консументами 3-го порядка.

Цепь разложения (детритная) цепь начинается от растительных и животных остатков, экскрементов животных и идет к мелким животным и микроорганизмам (детритофагам), которые ими питаются.

Соединения цепей образуют пищевую сеть экосистемы.

4.Экологическая пирамида биомассы.

Когда растительность поедается консументами, большая часть съеденного органического вещества растений окисляется и служит источником энергии, меньшая часть является строительным материалом и идет на прирост или восстановление биомассы.

В среднем считается, что лишь порядка 10% биомассы и связанной в ней энергии переходит с каждого трофического уровня на следующий, т.е. продукция организмов каждого последующего трофического уровня всегда меньше в среднем в 10 раз продукции предыдущего уровня.

Так, например, в среднем из 1000 кг растений образуется 100 кг биомассы растительноядных животных (консументов первого порядка). Плотоядные животные (консументы второго порядка), поедающие растительноядных, могут синтезировать из этого количества 10 кг своей биомассы, а хищники (консументы третьего порядка), которые питаются плотоядными животными, синтезируют только 1 кг своей биомассы.

Таким образом, суммарная биомасса, заключенная в ней энергия, а также численность особей прогрессивно уменьшаются по мере восхождения по трофическим уровням.

Эта закономерность получила название правила экологической пирамиды. (Ч.Элтоном (1927 г.) )

Экологическая пирамида – представляет собой график состояния каждого трофического уровня. Показатели: численность на единицу площади; биомасса на единицу площади, энергия. Пирамиды, построенные на основе изменений численности и биомассы могут иметь перевернутый вид, а на основе изменений энергии – никогда.

В классической пирамиде в нижних основаниях пирамиды оказываются продуценты, а вверху – консументы.

Пирамиды энергетических потоков и расхода энергии свидетельствуют о том, что чем длиннее пищевая цепь, тем больше теряется полезной энергии.

Поэтому, обычно, трофических звеньев в одной цепи – не более 3–5.

Экологическая пирамида выражает трофическую структуру экосистем в геометрической форме.

Правило экологической пирамиды универсально и объективно отражает круговорот веществ и поток энергии в биосфере. В масштабе всей биосферы это правило никогда не нарушается.

Чтобы оценить значение того или иного вида для круговорота веществ в данном биогеоценозе необходимо знать не только его биомассу, но и относительную скорость ее создания, т.е. биологическую продуктивность. Таким образом, Биологическая продуктивность - это скорость создания определенного количества биомассы растений, животных и микроорганизмов, входящих в состав биогеоценоза.

Ключевое слово в понятии продуктивность – скорость. Однако вместо термина «продуктивность» часто используется термин «продукция», но при этом все равно учитывается фактор времени.

Биологическую продуктивность нельзя смешивать с биомассой.

Биомасса - это выраженное в единицах массы (веса) или энергии количество живого вещества тех или иных организмов, обитающих на исследуемой площади или в исследуемом объеме. Например:

-планктонные водоросли за год на единицу площади синтезируют столько же органического вещества, сколько и высокопродуктивные леса, однако биомасса последних в сотни тысяч раз больше;

-популяции мелких млекопитающих по сравнению с крупными обладают большей скоростью роста и размножения и поэтому имеют более высокую продуктивность при равной биомассе.

Различают первичную и вторичную продуктивность экосистем, промежуточную и конечную продукцию. Продуктивность различных экосистем неодинакова и зависит от ряда экологических факторов, в первую очередь, климатических (тепло, влага и др).

Биологическая продуктивность экосистемы — производительность экосистемы, измеряемая за единицу времени на единицу площади. Самая высокая продуктивность у коралловых рифов, тропических лесов, заболоченных местностей.

Самая низкая продуктивность в тундре, горных степях, большей части морских экосистем.

5.Взаимосвязи между популяциями в экосистемах.

       Состав и структура группировок, их устойчивость и изменение зависит от сложных взаимосвязей между популяциями разных видов. Выделяют следующие типы связей между отдельными популяциями разных видов в экосистемах:

-Прямые - непосредственно связывают две популяции (хищник и добыча, паразит и хозяин);

-Косвенные - популяции одного вида влияют на популяцию другого опосредованно, через популяции третьего (хищники, поедая добычу, влияют на популяции растений);

-Трофические - это связи питания (хищник-добыча);

-Топические - это пространственные связи (орхидеи на стволах деревьев);

-Антибиотические взаимосвязи (хищничество, конкуренция, выедание) - каждая из взаимодействующих популяций разных видов испытывает негативное влияние другой;

-Нейтральные взаимосвязи - существование на общей территории популяции разных видов не влечет для каждой из них никаких последствий (хищники разных видов);

-Симбиотические взаимосвязи (мутуализм, комменсализм, паразитизм) - все формы сосуществования организмов разных видов (клубеньковые бактерии и бобовые растения).

6.Динамика и развитие экосистем. Сукцессии.

Экосистемы, приспосабливаясь к изменениям внешней среды, находятся в состоянии динамики. Эта динамика может относиться как к отдельным звеньям экосистем, так и к системе в целом. Динамика связана с адаптациями к внешним факторами к факторам, которые создает и сама экосистема.

В масштабах времени экосистемы не остаются неизменными, они меняются по определенным законам и эти изменения называются сукцессией.

Суточный тип динамики связан с изменениями в фотосинтезе и испарении воды растениями, с поведением животных. Экосистемы меняются и в многолетнем ряду. Периодически повторяющаяся динамика - циклические изменения, или флуктуации, а направленная динамика - поступательная, развитие экосистем.

Сукцессия - смена биоценозов и экосистем в целом.

Сукцессия происходит в результате изменения физической среды под действием сообщества, т.е. контролируется им.

Сукцессия происходит в результате изменения физической среды под действием сообщества, т.е. контролируется им.

Замещение видов в экосистемах вызывается тем, что популяции, стремясь модифицировать окружающую среду, создают условия, благоприятные для других популяций; это продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие между биотическими и абиотическими компонентами. Такое равновесное сообщество называется зрелым, или климаксным.

Сукцессия в энергетическом смысле связана с фундаментальным сдвигом потока энергии в сторону увеличения количества энергии, направленной на поддержание системы.

 Сукцессия состоит из стадий роста, стабилизации и климакса. Их можно различать на основе критерия продуктивности: на первой стадии продукция растет до максимума, на второй остается постоянной, на третьей уменьшается до нуля по мере деградации системы.

Первичная сукцессия - развитие происходит на безжизненном субстрате (заброшенные песчаные карьеры). Сукцессионные ряды заканчиваются относительно мало изменяющимися экосистемами. Их называют климаксными Характерные закономерности сукцессии в том, что каждой присущ набор видов, характерных для данного региона наиболее приспособленных к определенной стадии развития сукцессионного ряда.

Сукцессионные смены связывают с истощением почвы и вымиранием в ней организмов (почвоутомление).

Вместе с природными факторами причиной динамики экосистем выступает человек. Им разрушено много коренных экосистем. К сменам экосистем, например, относят такие виды деятельности человека, как осушение болот, чрезмерные вырубки леса и т. п.

Антропогенные воздействия ведут к упрощению экосистем, дигрессиям.

2. Вторичные сукцессии (антропогенные) отличаются от первичных тем, что начинаются не с нулевых значений, а возникают на месте разрушенных или нарушенных экосистем (после вырубок лесов, пожаров). Основное отличие этих сукцессий: - протекают быстрее первичных, так как начинаются с промежуточных стадий (трав, кустарников) на фоне более богатых почв.

Сукцессии разномасштабны и иерархичны: они происходят не только на обширных территориях суши, но на стволах деревьев и в пнях, не только в океанах, но в лужах и прудах.

7.Рациональное использование экосистем.

- означает изъятие из экосистемы тех организмов или их частей, которые используются в пищу (или для других целей), без ущерба для ее продуктивности.

1.Для рационального использования растений естественных экосистем и агроценозов:

а) внесение удобрений – следует применять осторожно, т.к. может привести к ухудшению структуры почвы и снижению плодородия;

б) искусственное орошение или дренаж почв;

в) выведение генетически устойчивых сортов;

г) применение химических средств (пестициды, гербициды) – следует применять очень осторожно т. к. они очень медленно разлагаются в экосистеме и вызывают негативные последствия на других трофических уровнях;

д) использование культур более устойчивых к окружающей среде.

2.Для рационального использования животных:

а) концепция максимального постоянного уровня добычи – это наибольшая скорость изъятия особей из популяции без ущерба для ее дальнейшей продуктивности.

б) изымать особей, не играющих роли в воспроизводстве популяции (Пример: в Англии установлен min размер ячеек для рыболовных сетей, следовательно, молодые особи, необходимые для воспроизводства, в сети не попадают).

8 Техногенные экосистемы.

Техногенные экосистемы образовались в результате воздействия на окружающую среду крупной техники. Это карьеры, рудники, места добычи нефти и газа, места строительства автомагистралей, водохранилищ и т.п. Крупная техника разрушает верхний плодородный слой почвы, оказывает сильное давление на нижележащие слои литосферы, нарушает в них естественные обменные процессы. В результате действия крупной техники происходит перемещение больших количеств природных материалов. Это приводит к разрушению природных экосистем, нарушению мест обитания диких животных, нарушению природной гидрологической сети экосистемы, загрязнению природных экосистем. Природные экосистемы не приспособлены к действию крупной техники, поэтому процесс восстановления занимает долгие годы, и часто приводит к деградации и гибели природных экосистем

9.Биосфера и ноосфера. Биосфера и ее границы.

 Биосфера - особая оболочка Земли, населенная живыми организмами. Первые представления о биосфере как «зоне жизни» дал Ж. Б. Ламарк, термин предложил австрийский ученый Е.Зюсс (1875), а целостное учение о биосфере создал В.И. Вернадский («Биосфера» 1926).

В. И. Вернадский не только конкретизировал и очертил границы жизни в биосфере, но, самое главное, всесторонне раскрыл роль живых организмов в процессах планетарного масштаба. Он показал, что в природе нет более мощной средообразующей силы, чем живые организмы и продукты их жизнедеятельности.

             Биосфера - это часть геологических оболочек Земли, заселенная живыми организмами:                                                                       

-в литосфере - до 4-5 км в глубину (ограничительный фактор - температура), в гидросфере - по всей глубине (до 11 034 м);

-в атмосфере - до 20-25 км в высоту (ограничительный фактор - ультрафиолетовые лучи).

Биосфера – глобальная экосистема. Экосистемой, является система взаимодействия живых организмов и среды их обитания.

Биосфера - это открытая саморегулируемая   самовосстанавливающая система, элементарной единицей которой является биогеоценозы. Основным условием существования биосферы является круговорот веществ. В структуре биосферы выделяют абиотических и биотических компоненты, связь между которыми осуществляется за счет биогенной миграции веществ.

В биосфере присутствуют все три участника трофической цепи: продуценты, представленные автотрофами; консументы (гетеротрофные организмы), и редуценты (гетеротрофные организмы, разлагающие органическое вещество).

Вернадский выделил в биосфере несколько типов веществ:

-живое, т.е. совокупное вещество всех живых организмов;

-биогенное, создаваемое и перерабатываемое живыми организмами (нефть, уголь, известняк);

-костное, образующееся в процессах, где живые организмы не участвуют;

   -биокостное – создается одновременно живыми организмами и неорганическими процессами (почва).

Благодаря живому веществу, в биосфере постоянно осуществляется круговорот энергии и многих химических элементов

Экосистемы являются основными звеньями биосферы. На уровне экосистем основные свойства и закономерности функционирования организмов можно рассмотреть более детально и глубоко, чем это сделано на примере биосферы.

Закон биогенной миграции химических элементов (В.И. Вернадский):

Миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества, или есть в среде, особенности которой обусловлены живым веществом.

Через сохранение элементарных экосистем и решается главная проблема современности - предотвращение или нейтрализация неблагоприятных явлений глобального кризиса, сохранение биосферы в целом.

Биосфера существует со времени появления жизни на Земле и на современном этапе своего развития постепенно переходит в ноосферу.

Понятие ноосферы. Признаки.

Ноосфера - это новое состояние биосферы, при котором определяющим фактором становится умственная деятельность человека.

Признаками ноосферы называют следующие:

1) процессы, которые ведут к рассеиванию энергии, а не накопления,                              2) массовое использование для получения энергии продуктов фотосинтеза прошлых геологических эпох,

 3) в массовых количествах создаются вещества, которых раньше в биосфере не было;                                                                                              

4) выход в космос и создание биосферы на других планетах;

5) превращение человечества в глобальную автотрофную цивилизацию при овладении производством искусственных продуктов и др..

Контроль знаний:    

        Дать ответы на вопросы:

1.            Что объединяет всех живых организмов в биоценоз (экосистему)?

2.            Что такое экосистемы, каковы их особенности и принцип функционирования?

3.            Что такое искусственные экосистемы, каковы их особенности?

4.            Что такое цепь питания?

5.            Как осуществляется переход энергии через трофический уровень? Приведите примеры.

6.            Опишите потоки веществ и энергии в экосистеме.

7.            Почему агроценоз не стойкая система? Аргументируйте свой ответ.

8.            Какая часть солнечной энергии запасается продуцентами дубравы в форме химических связей образованного органического вещества

9.            Дайте характеристику потокам энергии и продуктивности биосферы.

10.       Опишите состав, строение и границы биосферы.

11.       Каковы причины устойчивости биосферы.

12.       Что такое ноосфера, и какое значение она имеет для нашей планеты?

13.       Расскажите о главных отличиях техносистем и экосистем.

14.       Сравните технологическую цепь и биологическую пищевую цепь.

15.       Что такое анализ жизненного цикла изделия?

16.       Как можно сократить число звеньев в технологической цепи?

17.       Что такое «промышленный симбиоз»?

18.  Укажите, правильным ли является утверждение о том, что любая деятельность человека всегда отрицательно влияет на природу (ответ обоснуйте)

Домашнее задание: пересказ конспекта лекции, изучить соответствующую тему учебника.

Задание: Как в экологических исследованиях используются лабо­раторные искусственные экосистемы?

Темы рефератов: Экологические проблемы городских экосистем.