Что общего в искусственных и естественных экосистемах
Естественная (природная) экосистема – описание, признаки, виды и примеры
Экосистема включает в себя живые организмы и неживые элементы окружающей их среды. Следовательно, компоненты экосистемы включают животных, растения, микроорганизмы, горные породы, почву, минералы, воду, атмосферу и т. п. Экосистема может быть как огромной, охватывающей территорию нескольких стран, так и относительно небольшой, например, тело животного, которое является домом для бесчисленных микроорганизмов.
Естественные и искусственные экосистемы – определения и различия
Выделяют два основных типа экосистем – естественные (природные) и искусственные (созданные человеком) экосистемы:
Главное отличие между естественными и искусственными экосистемами заключается в том, что последние требуют постоянного внимания человека, поскольку они не являются самодостаточными.
ТАБЛИЦА. Сравнительная характеристика природных и искусственных экосистем
| Естественная экосистема | Искусственная экосистема |
|---|---|
| Создана природой без вмешательства человека | Создана и поддерживается человеком |
| Состоит из многих видов растений и животных | Включает избранные виды |
| Генетическое разнообразие очень велико | Генетическое разнообразие низкое, так как другие виды удалены из системы |
| Пищевые цепи длинные и сложные | Пищевые цепи в основном неполные или маленькие, так как присутствует мало видов |
| Солнечный свет является источником энергии для автотрофов, и эта энергия управляет всеми биологическими циклами | Солнечный свет также является основным источником энергии для автотрофов или сельскохозяйственных культур, но удобрения и другие питательные вещества поступают в почву извне |
| Экологическая сукцессия в природной экосистеме происходит за определенный отрезок времени | Экологическая сукцессия отсутствует |
| Естественный круговорот питательных веществ обеспечивает максимальную и эффективную их циркуляцию через все уровни экосистемы | Неполный круговорот питательных веществ. Сбор культур удаляет большое количество питательных веществ из почвы и делает ее с каждым разом все менее плодородной |
| Производительность природных экосистем очень разнообразна и зависит от окружающей среды. Продуктивность тропических лесов очень высока, а пустынь – очень низкая | Предназначены для высокой производительности |
| Высокая естественная устойчивость | Неустойчивые, поскольку большинство удобрений производится из ископаемого топлива, которое не является возобновляемым и еще больше усугубляет загрязнение окружающей среды и другие экологические нарушения |
Природная или естественная экосистема нашей планеты обширна. Она разделена на две основные группы – наземные и водные экосистемы. Они в свою очередь подразделяются на множество других более мелких экосистем.
Водные экосистемы
В водной экосистеме живые организмы полностью зависимы от воды. Есть два основных типа водных экосистем: пресноводные и морские. Пресные водоемы содержат незначительное количество соли в воде и включает в себя пруды, озера, водохранилища, реки, ручьи и т. д. Морские экосистемы существуют в соленой воде и включают скалистые берега, песчаные пляжи, мангровые леса, солончаковые болота, коралловые рифы, лес водорослей, открытый океан, гидротермальные жерла и т. п.
К природным водным экосистемам следующие водоемы, имеющие естественное (без вмешательства человека) происхождение:
Наземные экосистемы
Наземная экосистема – это сообщество живых и неживых существ на суше. Они живут и развиваются в почве и воздухе вокруг них.
Существует четыре основных вида естественных наземных экосистем:
Примеры естественных экосистем
Вышеупомянутые экосистемы также подразделяются на множество других природных экосистем, примеры которых приведены ниже:
Тропические леса
Тропические леса находятся вблизи экватора, между тропиками. Это регионы, которые испытывают большое количество осадков и характеризуются высокими средними температурами. В тропических лесах также наблюдается высокая влажность, которая ниже в сухой сезон по сравнению с влажным.
Районы тропических лесов отличаются чрезвычайным биоразнообразием и способствуют развитию некоторых из самых уникальных видов растений и животных на планете. Благодаря своему расположению вблизи экватора они предлагают благоприятные условия для выживания. Однако грунты в экосистемах тропических лесов бедны питательными веществами, поскольку они не задерживаются в почве надолго.
Тайга
Экосистемы тайги также называют бореальными лесами. Они составляют крупнейшие в мире наземные экосистемы, на которые приходится 29% мирового лесного покрова. Они встречаются повсюду в высоких северных широтах (примерно от 50° до 70° с. ш.) со значительными региональными вариациями. Бореальные леса образуют циркумполярный экорегион, который простирается по всей Канаде, от Аляски до Ньюфаундленда и проходит через север Европы, Скандинавский полуостров до Восточной России.
Таежные экосистемы переживают суровую зиму и короткое лето. Почвы тонкие и бедные питательными веществами из-за холода, который препятствует их развитию.
Умеренные леса
Лесные экосистемы умеренного пояса в основном включают вечнозеленые хвойные и лиственные леса. Они расположены между тропиками и полярными регионами. Основные деревья в этих лесах – клен, дуб, красное дерево, ясень, береза, сосна и бук. В тропических лесах с умеренным климатом наблюдается умеренное количество осадков и высокая влажность с мягкой зимой.
Тундра
Тундровые экосистемы встречаются в Арктике и Антарктике – полярных регионах планеты. Растительность в тундре состоит из карликовых кустарников, осоки, травы, мхов и лишайников. Почвы постоянно замерзают, что делает невозможным рост деревьев. В течение теплого лета тундра покрыта болотами, озерами и ручьями.
Поскольку тундровые экосистемы очень холодные, биологическое разнообразие невелико, и лишь немногие виды растений и животных адаптированы к суровым условиям окружающей среды. Белые медведи – пример наземных млекопитающих, адаптированных к тундре. Ежегодно через эти регионы мигрируют многочисленные виды птиц.
Кустарниковая степь
Кустарниковая экосистема возникает в результате переходного сообщества растений между регионами или также может возникать после нарушения леса из-за природных или лесных пожаров. Другие факторы, ведущие к образованию кустарников, включают бедные питательными веществами почвы, недостаточное количество осадков или засуху.
Поскольку эти условия очень распространены в районах с умеренным, полузасушливым и континентальным климатом, здесь преобладают кустарники. Вереск – хороший пример кустарников, растущих на свободно дренируемых неплодородных кислых почвах во влажных и субгумидных районах.
Пустыни
В пустынных экосистемах ночью обычно холодно, а днем очень жарко. Они почти не получают осадков. Пустыни занимают до одной пятой поверхности Земли. Из-за экстремальных погодных условий в пустынях обитает небольшое разнообразие животных. Хороший пример – верблюд, способный накапливать достаточно воды и выдерживающий жару. Многие другие пустынные животные ведут ночной образ жизни, проводя большую часть времени под землей в течение дня. Примеры включают пустынных змей, скорпионов, черепах, ящериц и многих других рептилий. Редкая флора пустынь, также приспособлена к суровым условиям, например, кактусы. Пустыни подразделяются на четыре категории: холодные, жаркие и сухие, полузасушливые и прибрежные.
Пастбища
Экосистемы пастбищ включают степи умеренного климата и тропические саванны. Почва степей глубокая и темная с плодородными верхними слоями, что способствует росту растений. Саванны, с другой стороны, встречаются в теплом и жарком климате, где годовое количество осадков относительно мало. Почва саванны пористая и быстро впитывает воду. Доминирующая растительность – травы с редкими вкраплениями деревьев и кустарников. Пастбища поддерживают большое количество видов животных, таких как зебры, газели, волки, кролики, лисы, койоты и т. п.
Прибрежные экосистемы
Распространены на берегах озер, рек, морей и океанов. Наличие воды в этих экосистемах позволяет расширить разнообразие флоры и фауны, а также сформировать обширные водно-болотные угодья. Кроме того, высокая влажность в результате испарения поддерживает уникальные виды живых организмов.
Солончак
Районы, регулярно затопляемые приливами между открытой морской водой и сушей в верхней прибрежной приливной зоне, составляют солончаковые экосистемы. Таким образом, они являются частью прибрежной экосистемы. Уникальность солончаков заключается в том, что в них преобладают солеустойчивые растения. Эти экосистемы поддерживают ряд наземных животных и обеспечивают защиту прибрежных районов. Они также играют важную роль в водной пищевой сети, используя питательные вещества из прибрежных вод.
Коралловые рифы
Разнообразные подводные морские среды обитания, существующие в Мировом океане как на глубине, так и на мелководье, составляют экосистемы коралловых рифов. Они покрывают около одного процента всего океанического дна. Коралловые рифы – это “большие города моря”, также часто называемые “тропическими лесами моря”.
Поскольку коралловые рифы имеют разнообразную и сложную морскую среду обитания, в которой обитает большое количество разнообразных видов, они считаются наиболее плодовитыми естественными экосистемами в мире. Примечательно, что они служат местом размножения рыб и обеспечивают их безопасность. Коралловые рифы также защищают океанские берега от штормовых повреждений.
Мангровые болота
Любая форма кустарников или небольших деревьев, растущих в прибрежной соленой или солоноватой воде, образует экосистему мангровых болот. Флора мангровых зарослей очень солеустойчивы и хорошо адаптированы к суровым прибрежным условиям, таким как низкое содержание кислорода в заболоченной грязи. У мангровых растений также сложная корневая система, позволяющая им справляться с соленой водой и воздействием волн. Мангровые болота в основном встречаются в тропических и субтропических приливных зонах.
Альпийский пояс
Горный альпийский биом существует только на больших высотах. Деревья на этих уровнях не растут. Альпийские регионы получают около 180 дней вегетационного периода. Здесь встречается множество кустарников, трав и вересковых пустошей. Процветают такие млекопитающие, как овцы, лоси, козы и пищухи. В альпийском поясе обитают некоторые виды птиц и насекомых.
Сравнение естественных и искусственных экосистем
| Естественная экосистема | Агроэкосистема |
| СХОДСТВА: 1. Поглощают солнечную энергию (являются открытыми системами). 2. Включают в себя продуцентов, консументов и редуцентов. 3. Внутри них существуют цепи питания. 4. Действуют все факторы эволюции (наследственная изменчивость, борьба за существование, естественный отбор) 5. В них идет круговорот веществ. | |
| РАЗЛИЧИЯ: | |
| 1.Видовой состав организмов сложился естественным образом. | 1.Видовой состав искусственно подобран человеком. |
| 2.Видовой состав разнообразный | 2.Видовой состав скудный, обычно преобладают 1-2 вида |
| 3.Пищевые цепи длинные | 3.Пищевые цепи короткие, одним из звеньев является человек |
| 4.Устойчивая система | 4.Система неустойчива, без помощи человека самостоятельно не существует |
| 5.Органические вещества остаются внутри системы | 5.Органические вещества удаляются из системы человеком |
| 6.Круговорот веществ естественный, замкнутый | 6.Круговорот веществ незамкнутый, поддерживается человеком путем внесения удобрений |
| 7.Единственным источником энергии является энергия Солнца | 7.Кроме энергии Солнца используются другие виды энергии (энергия машин, людей, электрическая и др.) |
| 8.Активно действуют все факторы эволюции | 8.Действие факторов эволюции ослаблено человеком, преобладает искусственный отбор |
Естественные экосистемы (биогеоценозы) — это основные составные части биосферы. Их разнообразие и распространенность по земной поверхности имеют большое значение для человека, поскольку от них он получает продукты питания, вещества для лечения, материалы для изготовления одежды и постройки жилья, сырье для промышленного производства и т.д.
Деятельность человека особенно в последнее столетие начала резко менять состояние естественных экосистем и биосферы в целом. В результате происходит разрушение тысячелетиями сложившихся экосистем, исчезновению многих видов растений и животных.
Основные виды деятельности человека, приводящие к изменению экосистем: строительство городов, дорог, плотин, добыча полезных ископаемых, охота, рыбалка, сбор ценных растений,вырубка лесов, распашка земель,сжигание в огромных количествах органического топлива и др.
Последствия деятельности человека:
1.Сокращение площади естественных экосистем.
2.Разрушение мест обитания видов, исчезновение некоторых видов, сокращение биоразнообразия.
3.Загрязнение атмосферы, Мирового океана.
4.Изменение климата Земли.
5.Ухудшение здоровья населения планеты.
6.Сокращение природных ресурсов при их росте потребления.
7.Сокращение пригодных для обитания территорий при росте населения планеты.
8.Снижение устойчивости биосферы.
Пути сохранения экосистем:
1. Применение ресурсосберегающих и энергосберегающих технологий (безотходные технологии, вторичное использование сырья).
2. Борьба с загрязнениями атмосферы, гидросферы, почвы (совершенствование очистки, утилизация отходов, безотходные технологии, чистые источники энергии, экономические и правовые меры- штрафы, ужесточение ответственности, проведение экологического мониторинга).
3. Рекультивация земель, борьба с эрозией почв (восстановление земель после добычи полезных ископаемых, строительства, загрязнений и т.д., организация санитарно-защитных зон вокруг городов, промышленных предприятий)
4. Природоохранные меры ( принятие законов, Красные книги, создание особо охраняемых природных территорий, ограничение промысла, борьба с браконьерами).
5. Регулирование рождаемости (путем принятия программ контроля, демографического развития, законов, контрацепции).
6. Воспитание экологического сознания у людей.(отказ от потребительского отношения к природе, воспитание бережного отношения, чувства ответственности перед будущими поколениями)
2. Покрытосеменные растения – господствующая группа растений на Земле. Классы покрытосеменных. Среди гербарных экземпляров или живых растений найдите покрытосеменные, принадлежащие к разным классам. По каким признакам вы их отличите?
Отдел Покрытосеменные растениявключает в себя растения, которые образуют цветки и плоды. Они произошли от голосеменных растений. Цветковые – самый крупный и высокоорганизованный отдел в царстве растений, объединяющий 250 тыс. видов из 350 тыс. видов всех растений. По сравнению с голосеменными растениями, покрытосеменные растения имеют ряд преимуществ, которые позволили им стать господствующей группой растений на Земле. Появление цветка обеспечило более надежное опыление, а плода – защиту семян и их распространение. Двойное оплодотворение, обеспечивает развитие не только диплоидного зародыша, но и триплоидного эндосперма (питательной ткани для зародыша). Разнообразие приспособлений позволяет обитать в различных условиях.
Характерные признаки отдела:
1)Имеют цветок, в котором семязачатки защищены внутри завязи.
2)Образуют плод, внутри которого находятся семена, а зародыш семени защищен и семенной кожурой, и околоплодником.
5)Имеют разнообразные жизненные формы (травы, деревья, кустарники, кустарнички и деревья), образующие многоярусные биоценозы.
6)Имеют различные приспособления к опылению, распространению семян, испарению, питанию, получению света и т.д.
В отделе Покрытосеменных растений различают два класса: Двудольные и Однодольные
Дата добавления: 2015-04-21 ; просмотров: 42 ; Нарушение авторских прав
Типы экосистем (естественные и искусственные, простые и сложные – сходства и отличия)
Естественные и искусственные экосистемы
В биосфере помимо естественных биогеоценозов и экосистем существуют сообщества, искусственно созданные хозяйственной деятельностью человека, — антропогенные 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
| Природная экосистема (болото, луг, лес) | Антропогенная экосистема (поле, завод, дом) |
| Получает, преобразует, накапливает солнечную энергию | Потребляет энергию ископаемого и ядерного топлива |
| Продуцирует кислород и потребляет диоксид углерода | Потребляет кислород и продуцирует диоксид углерода при сгорании ископаемого топлива |
| Формирует плодородную почву | Истощает или представляет угрозу для плодородных почв |
| Накапливает, очищает и постепенно расходует воду | Расходует много воды, загрязняет ее |
| Создает местообитания различных видов дикой природы | Разрушает местообитания многих видов дикой природы |
| Бесплатно фильтрует и обеззараживает загрязнители и отходы | Производит загрязнители и отходы, которые должны обеззараживаться за счет населения |
| Обладает способностью самосохранения и самовосстановления | Требует больших затрат для постоянного поддержания и восстановления |
Экосистемы очень разнообразны. По происхождение различают следующие типы экосистем:
1)Природные (естественные) экосистемы ‑ это такие экосистемы, в которых биологический круговорот протекает без прямого участия человека. Напр., болота, моря, леса,
2) Антропогенные (искусственные) экосистемы ‑ экосистемы, созданные человеком, которые способны существовать только при поддержке человека.
Например, агроэкосистемы (rpeч. agros ‑ поле) ‑ искусственные экосистемы, возникающие в результате сельскохозяйственной деятельности человека; техноэкосистемы ‑ искусственные экосистемы, возникающие в результате промышленной деятельности человека; урбаноэкосистемы (лат. городской) ‑ экосистемы, возникающие в результате создания поселений человека. Существуют и переходные между природными и антропогенными типы экосистем, напр., экосистемы естественных пастбищ, используемых человеком для выпаса сельскохозяйственных животных.
По источнику энергии, который обеспечивает их жизнедеятельность, экосистемы подразделяют на следующие типы:
1)Автотрофные экосистемы ‑ это экосистемы, которые сами обеспечивают себя энергией, получаемой от Солнца, за счет собственных фото или хемотрофных организмов. К этому типу относится большинство природных экосистем и некоторые антропогенные. Сюда же относятся природные экосистемы, способные производить излишки органического вещества, которые могут накапливаться или выноситься в другие экосистемы.
В сельскохозяйственные экосистемы человек вносит энергию, которая называется антропогенной (удобрения, горючее для тракторов и т.д.). Но ее роль незначительно по сравнению с используемой экосистемой солнечной энергией.
2) Гетеротрофные экосистемы ‑ это такие экосистемы, которые получают энергию, используя готовые органические соединения, синтезированные организмами, не являющимися компонентами данных экосистем, или использующих энергию созданных человеком энергетических установок. Это могут быть как природные, напр., экосистемы океанических глубин, использующие падающие сверху органические остатки, так и антропогенные, напр., города с их линиями электропередач. Главным источником энергии здесь служит не Солнце, а топливо. Конечно, городские экосистемы получают и солнечную энергию благодаря зеленым насаждениям, но это количество энергии ничтожно мало по сравнению с поступающим извне. Гетеротрофные экосистемы зависят от автотрофных, паразитируют на них, получая пищу и топливо.
Естественные и искусственные экосистемы
(Водный мост в Германии, соединяющий два важных канала: Канал Эльба-Хафель и Среднегерманский канал)
Экосистемы — это одно из ключевых понятий экологии, которое представляет собой систему, включающую в себя несколько компонентов: сообщество животных, растений и микроорганизмов, характерную среду обитания, целую систему взаимосвязей, благодаря которым осуществляется взаимообмен веществами и энергиями.
В науке существует несколько классификаций экосистем. Одна из них разделяет все известные экосистемы на два больших класса: естественные, созданные природой, и искусственные — те, что создал человек. Рассмотрим каждый из этих классов подробнее.
Естественные экосистемы
Как уже отмечалось выше, естественные, природные экосистемы образовались в результате действия сил природы. Для них характерны:
Все природные экосистемы определяются следующими признаками:
Пространственные границы каждой природной экосистемы весьма условны. В науке принято определять эти границы естественными очертаниями рельефа: например, болото, озеро, горы, реки. Но в совокупности, все экосистемы, слагающие биооболочку нашей планеты, считаются открытыми, так как они взаимодействуют с окружающей средой и с космосом. В самом общем представлении картина выглядит так: живые организмы получают из окружающей среды энергию, космические и земные вещества, а на выходе — осадочные породы и газы, уходящие в итоге в космос.
Все компоненты природной экосистемы находятся в тесной взаимосвязи. Принципы этой связи складываются годами, иногда столетиями. Но именно поэтому они и становятся настолько устойчивы, так как эти связи и климатические условия и определяют виды животных и растений, которые обитают в данном ареале. Любое нарушение равновесия в природной экосистеме может привести к ее исчезновению или затуханию. Таким нарушением может стать, например, вырубка леса, истребление популяции того или иного вида животных. В этом случае сразу нарушается пищевая цепочка, и экосистема начинает «сбоить».
К слову, привнесение дополнительных элементов в экосистемы также способно нарушить ее. Например, если человек начнет разводить в выбранной экосистеме животных, которых там изначально не было. Яркое подтверждение тому — разведение кроликов в Австралии. Сначала это было выгодно, так как в такой благодатной среде и прекрасных для разведения климатических условиях, кролики стали размножаться с невероятной быстротой. Но в итоге все свелось к краху. Несметные полчища кроликов опустошали пастбища, где раньше паслись овцы. Численность овец стала снижаться. А продуктов от одной овцы человек получает гораздо больше, чем от 10 кроликов. Этот случай вошел даже в поговорку: «Кролики съели Австралию». Понадобилось неимоверное усилие ученых и большие затраты, прежде чем удалось избавиться от поголовья кроликов. Полностью их популяцию в Австралии истребить не удалось, но их численность сократилась и уже не угрожала экосистеме.
Искусственные экосистемы
Искусственными экосистемами называют сообщества животных и растений, обитающих в условиях, которые создал для них человек. Их еще называют нообиогеоценозами или социоэкосистемами. Примеры: поле, пастбище, город, общество, космический корабль, зоосад, сад, искусственный пруд, водохранилище.
Самым простым примером искусственной экосистемы является аквариум. Здесь ареал обитания ограничен стенками аквариума, приток энергии, света и питательных веществ осуществляется человеком, он же регулирует температуру и состав воды. Численность обитателей также изначальна определена.
Первая особенность: все искусственные экосистемы являются гетеротрофными, т.е потребляющими готовую пищу. Возьмем для примера город — одну из самых больших искусственных экосистем. Здесь огромную роль играет приток искусственно созданной энергии (газопровод, электричество, продукты питания). В то же время, такие экосистемы характеризуются большим выходом ядовитых веществ. То есть, те вещества, которые в природной экосистеме в дальнейшем служат для производства органики, в искусственных зачастую становятся непригодными.
Еще одна отличительная особенность искусственных экосистем — незамкнутый цикл обмена веществ. Возьмем для примера агроэкосистемы — наиболее важные для человека. К ним относятся поля, сады, огороды, пастбища, фермы и прочие сельскохозяйственные угодья, на которых человек создает условия для выведения продуктов потребления. Часть пищевой цепочки в таких экосистемах человек вынимает (в виде урожая), а потому пищевая цепочка становится разрушенной.
Третьим отличием искусственных экосистем от природных является их видовая малочисленность. Действительно, человек создает экосистему ради выведения одного (реже нескольких) видов растений или животных. Например, на пшеничном поле уничтожаются все вредители и сорняки, культивируется лишь пшеница. Это дает возможность получить лучший урожай. Но в то же время, уничтожение «невыгодных» для человека организмов делает экосистему неустойчивой.
Сравнительная характеристика природных и искусственных экосистем
Сравнение природных экосистем и социоэкосистем удобнее представить в виде таблицы:
Природные экосистемы
Искусственные экосистемы
Главный компонент — солнечная энергия.
В основном, получает энергию из топлива, и готовой пищи (гетеротрофны)
Формирует плодородную почву
Все природные экосистемы поглощают углекислый газ и производят кислород
Большинство искусственных экосистем потребляет кислород и продуцирует углекислый газ
Большое видовое разнообразие
Ограниченное количество видов организмов
Высокая устойчивость, способность к саморегуляции и самовосстановлению
Слабая устойчивость, так как такая экосистема зависит от деятельности человека
Замкнутый обмен веществ
Незамкнутая цепь обмена веществ
Создает места обитания диких животных и растений
Разрушает ареалы дикой природы
Накапливает воду, разумно расходуя ее и очищая