Изучение наземных природных экосистем
Изучается в , науки о жизни и
Медиафайлы на Викискладе
Одно из основных понятий в науке Экология. Это биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществ и энергии между ними.
Некоторые внешние ссылки в этой статье ведут на сайты, занесённые в спам-лист. Эти сайты могут нарушать авторские права, быть признаны неавторитетными источниками или по другим причинам быть запрещены в Википедии. Редакторам следует заменить такие ссылки ссылками на соответствующие правилам сайты или библиографическими ссылками на печатные источники либо удалить их (возможно, вместе с подтверждаемым ими содержимым).
В природной экосистеме, в отличие от искусственной:
- Длинные цепи питания: Большое разнообразие видов взаимосвязаны пищевыми отношениями.
- Замкнутый круговорот веществ: Все вещества и энергия остаются в экосистеме, человек ничего не изымает.
- Саморегуляция: Биоценозы обладают способностью к саморегуляции и устойчивости без вмешательства человека.
Достижение Зеленой революции 2.0 посредством искусственной экосистемы предполагает использование достижений в области технологий и их интеграцию в устойчивую практику. Зеленая революция 2.0 должна быть сосредоточена на выращивании растений, которые могут переносить резкие изменения температуры и количества осадков, производя больше при меньшем количестве воды и питательных веществ.
Пашня — типичная искусственная экосистема, неразрывно соседствует с естественным лугом или степью. Без поддержания энергетических потоков со стороны человека в искусственных системах, восстанавливаются естественные процессы и формируется естественная структура компонентов экосистемы и вещественно-энергетических потоков между ними.
Если вы видите это сообщение, значит, произошла проблема с загрузкой файлов в стилей (CSS) нашего сайта. Попробуйте сбросить кэш браузера (Ctrl+F5). Если это не поможет, а вы находитесь в регионе, где возможны ограничения интернет-трафика с российских серверов – воспользуйтесь VPN.
Характеристики искусственной экосистемы
Искусственная экосистема отличается от естественной в нескольких аспектах:
Менее разнообразное количество видов: В искусственных экосистемах преобладают один или два вида, в то время как в естественных экосистемах присутствует большое разнообразие видов.
Менее разнообразные цепи питания: В искусственных экосистемах цепи питания более однообразны, чем в естественных экосистемах, где разнообразие видов приводит к более сложным цепям питания.
Незамкнутый круговорот веществ: В искусственных экосистемах часто отсутствует полный цикл обмена веществ, в то время как в естественных экосистемах происходит замкнутый круговорот веществ.
По представленным характеристикам, можно сказать, что искусственная экосистема чаще всего ближе к агроценозу, в то время как естественная биогеоценоз обладает большим разнообразием видов, разнообразными цепями питания и замкнутым круговоротом веществ.
История понятия экосистема
Идея единства живого в природе и взаимодействия процессов была обсуждаема еще в античные времена. Однако термин экосистема приобрел свою современную трактовку в конце XIX века и был предложен английским экологом Артуром Тенсли в 1935 году.
Различные научные дисциплины также имеют свои определения экосистемы, однако они в целом отражают общее понимание о структуре и функционировании экосистемы.
Основные компоненты экосистемы
Основными компонентами экосистемы являются:
- Абиотические факторы: Вода, почва, климат и другие неорганические элементы.
- Продуценты (автотрофы): Растения и водоросли, способные производить органические вещества из неорганических.
- Консументы: Животные, питающиеся продуцентами или другими животными.
- Разлагатели: Организмы, разлагающие органические вещества.
Эти компоненты взаимосвязаны и образуют единую структурно-функциональную систему, которая позволяет экосистеме функционировать.
Различия между естественными и искусственными экосистемами
Существуют несколько различий между естественными и искусственными экосистемами:
- Устойчивость: Естественные экосистемы обычно более устойчивы к изменениям в окружающей среде.
- Разнообразие: В естественных экосистемах более разнообразное количество видов.
- Предназначение: Искусственные экосистемы созданы человеком с определенной целью, в то время как естественные экосистемы являются результатом естественных процессов.
Естественная экосистема является результатом взаимодействия организмов с окружающей средой и самоподдерживающейся системой, в отличие от искусственных экосистем, требующих вмешательства человека для своего существования.
Искусственные и естественные экосистемы: различия и сходства
Искусственная экосистема не является самоподдерживающейся, и без помощи человека она погибнет. Например, ферма – это искусственная экосистема, состоящая из растений и видов за пределами их естественной среды обитания. Без людей эта экосистема не смогла бы существовать. Растения и животные нуждаются в помощи человека, чтобы есть и выжить. Цель искусственных экосистем – рекреационная, образовательная или коммерческая. Назначение естественных экосистем – это просто естественные обстоятельства.
Еще одно важное отличие естественной экосистемы от искусственной – разнообразие. В естественных экосистемах больше естественных факторов и организмов. Взаимоотношения между организмами, друг другом и окружающей средой в этой экосистеме более сложные, чем в искусственных экосистемах.
Юджин Одум (1913—2002). Отец экосистемной экологии
Искусственная экосистема и естественная экосистема имеют некоторые схожие и различные аспекты.
Биогеоценоз и экосистема
Естественная экосистема – это комплекс взаимосвязанных организмов, обитающих в определенной области, и их взаимодействие с окружающей средой. Естественная экосистема образуется естественным путем и эволюционирует с течением времени.
Искусственная экосистема, с другой стороны, создается человеком с определенной целью или задачей. Это может быть создание искусственного водоема, парка или сада, где специально подбираются определенные растения и животные, чтобы создать определенную среду. Искусственная экосистема может быть проектирована таким образом, чтобы обеспечить определенные условия для различных видов живых организмов.
Основные различия между искусственной и естественной экосистемами включают:
Происхождение: Естественная экосистема возникает сама по себе и развивается на протяжении времени, в то время как искусственная экосистема создается человеком.
Цель: Естественная экосистема служит для сохранения биологического разнообразия и поддержания экологического баланса, в то время как искусственная экосистема может быть создана для различных целей, таких как улучшение урбанистической среды, сельского хозяйства, аквариумных систем и т. д.
Устойчивость: Естественные экосистемы обычно более стабильны и устойчивы к изменениям в окружающей среде, так как они эволюционировали в течение длительного времени. В то время как искусственные экосистемы могут быть более уязвимыми к изменениям окружающей среды.
Вмешательство: В искусственной экосистеме человек играет активную роль в создании и управлении, вмешательство является неотъемлемой частью этого процесса. В естественной экосистеме вмешательство человека может быть ограниченным или отсутствовать вообще.
Искусственные и естественные экосистемы: сравнение их особенностей
Обе экосистемы имеют свои преимущества и недостатки, и выбор между ними зависит от конкретных целей и требований. Организации могут использовать искусственные экосистемы, чтобы создать специфическую среду, в то время как естественные экосистемы играют важную роль в поддержании природного баланса и сохранении биоразнообразия.
Что такое искусственная экосистема?
Человеческие экосистемы создают искусственные экосистемы, которые не способны быть автономными. Люди создают экосистемы с биотическими и абиотическими компонентами для различных целей. Эти экосистемы не могут процветать без них.
Люди контролируют структуру, виды и потоки энергии в этих экосистемах. Примерами искусственных экосистем являются аквариумы, поля, террариумы и другие подобные структуры. Искусственные экосистемы, как и естественные, состоят из двух важных компонентов: как абиотических, так и биотических элементов.
Компоненты искусственной экосистемы:
- Биотические компоненты: флора и дикая природа, составляющие экосистему
- Абиотические компоненты: неживые объекты, такие как почва, камни, физическая топография, солнечный свет, газы и питательные вещества.
Хотя абиотические компоненты кажутся незначительными, они несут ответственность за передачу значения; они перемещают энергию, питательные вещества и пищу по всей экосистеме.
Характеристики искусственной экосистемы:
- Функции искусственной экосистемы: создание специфической среды, контроль структуры и видов
Что такое биом?
Биом — крупное системно-географическое (экосистемное) подразделение в пределах природно-климатической зоны. Согласно Р. Х. Уиттекеру, биомом называется группа экосистем данного континента, которые имеют сходную структуру или физиономию растительности и общий характер условий среды. Это определение несколько некорректно, так как не учитывает возможность присутствия одного и того же биома на разных континентах.
Наземные биомы, классифицированные по типу растительности:
- Субтропические дождевые леса
- Саванны с древесной растительностью (лесостепи)
- Тропический дождевой лес
Заключение
Биосфера охватывает всю поверхность Земли, покрывая её плёнкой живого вещества. В. И. Вернадский впервые чётко сформулировал понимание того, что всё живое на планете неразрывно связано с биосферой и обязано ей своим существованием. Ни один живой организм в свободном состоянии на Земле не находится, все они неразрывно и непрерывно связаны с окружающей материально-энергетической средой.
В ярком образе экономист Л. Брентано иллюстрировал планетную значимость этого явления. Он подсчитал, что, если бы каждому человеку дать один квадратный метр и поставить всех людей рядом, они не заняли бы даже всей площади маленького Боденского озера на границе Баварии и Швейцарии. Остальная поверхность Земли осталась бы пустой от человека. Таким образом, всё человечество, вместе взятое, представляет ничтожную массу вещества планеты. Мощь его связана не с его материей, но с его мозгом, с его разумом и направленным этим разумом его трудом.
В гуще, в интенсивности и в сложности современной жизни человек практически забывает, что он сам и всё человечество, от которого он не может быть отделён, неразрывно связаны с биосферой — с определённой частью планеты, на которой они живут. Они — геологически закономерно связаны с её материально-энергетической структурой.
Человечество, как живое вещество, неразрывно связано с материально-энергетическими процессами определённой геологической оболочки Земли — с её биосферой. Оно не может физически быть от неё независимым ни на одну минуту.
Лик планеты — биосфера — химически резко меняется человеком сознательно и главным образом бессознательно. Меняется человеком физически и химически воздушная оболочка суши, все её природные воды.
Характерной особенностью агроэкосистем является малая экологическая надёжность и высокая урожайность культивируемых растений или животных. Главное их отличие от естественных экосистем — малочисленный видовой состав.
Примеров искусственной экосистемы
Чаще всего встречается в домах среди аквакультуристы или декоративные аквариумы также являются примерами искусственных экосистем, построенных людьми. Они могут представлять собой среду обитания с соленой, пресной или солоноватой водой, созданную в стеклянных резервуарах разного размера. У них есть фильтры, и они являются домом для всего: от растений, рыб, кораллов и анемонов до крабов и моллюсков.
Теплица
Теплица обычно определяется как стеклянная конструкция для выращивания растений в условиях контролируемой температуры и влажности. Стеклянные стены теплицы, как и окружающая среда, обеспечивают тепло внутри, но не позволяют ему выходить наружу. Это поддерживает постоянную температуру и повышает влажность, что делает теплицы идеальными для выращивания тропических растений и овощей в умеренных или более холодных регионах.
Гидропоника
Гидропонное выращивание или аквакультура возможно, наименее известный из примеров искусственных экосистем, описанных в этом списке. Этот метод стал более удобным, поскольку для выращивания сельскохозяйственных культур требовалось больше пахотной земли. Фермеры используют этот подход для выращивания сельскохозяйственных культур в воде, содержащей минералы и инертные газы, устраняя необходимость в пестицидах и удобрениях и одновременно снижая воздействие углерода.
Управление лесными ресурсами
Управляемые леса являются реальными примерами искусственных экосистем в сфере охраны природы. Это искусственные лесные массивы, созданные для имитации естественного лесного покрова, который мог бы развиваться в этом месте. Эти деревья и флора выращиваются и пересаживаются, что помогает сохранить виды растений, находящиеся на грани исчезновения из-за вырубки и вырубки лесов.
Сады
Сады — это искусственная среда, поскольку их создали люди, а не возникли в природе. В нем есть как абиотические, так и биотические элементы, которые регулирует человек. Они являются примером искусственной среды, созданной людьми на своих балконах, террасах или на заднем дворе. Сад также можно использовать для путешествий и демонстрации редкой флоры и растений. Домашний сад может включать в себя все: от декоративных растений до лекарственных и съедобных растений.
Рост городов и развитие промышленности изменили планету, уменьшили площади естественных экологических систем и увеличили территории, которые заняты искусственными системами.
К искусственным экосистемам относятся и промышленные экосистемы, экосистемы города, экосистемы жилища.
Аквариум, по сути, тоже является уменьшенной моделью гидроэкосистемы. Между аквариумом и природным водоемом, разумеется, существует множество различий, однако основные законы протекания всех процессов для них общие. Никакая экосистема не вечна, – и как любой другой организм, она имеет три условные стадии развития: молодость (или становление) зрелость (или стабильное развитие) старость (или деградация), после прохождения которых первоначальная экосистема переходит в другую.
Понятия, сходные с понятием экосистемы, в смежных науках
В данных науках существуют понятия, схожие с понятием экосистема. Различие состоит в том, что в данных науках происходит смещение аспекта рассмотрения структуры и функций экосистем.
В экогеологии, науке, изучающей взаимодействие организмов и литосферы, упор делается на рассмотрении данных связей и соответственно взаимодействии данных компонентов природы, причём в большей степени влияние литосферы на формирование, развитие и функционирование экосистем и отдельных компонентов.
В целом, в географических науках принято рассматривать природный территориальный комплекс, как эквивалент экосистемы.
В последнее время создаются морские «огороды» из водоросли ламинарии и «фермы» устриц или морского гребешка.
Искусственные экосистемы Запишите определение 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.
• Аквариум — это экосистема. Ведь именно так мы называем сообщество животных и растений, существующее в определенных условиях. • Как и другие экосистемы, аквариум включает в себя несколько основных групп организмов, между которыми происходит непрерывный обмен веществ. Все подобные сообщества обладают определенным сходством.
Пространственные границы экосистемы (хорологический аспект)
Устье реки — пример экотона (фотография дельты Нила из космоса)
Некоторые возможные варианты границ (экотоны) между экосистемами
Альтернативным представлением о континуальных переходах между экосистемами является представление о экоклинах (экологических рядах). Экоклин — постепенная смена биотопов, генетически и фенотипически приспособленных к конкретной среде обитания, при пространственном изменении какого-либо фактора среды (обычно климатического), а потому составляющих непрерывный ряд форм без заметных перерывов постепенности. Экоклин невозможно разделить на экотипы. Например, длина ушей лисиц и мн. др., их признаки изменяются с севера на юг настолько постепенно, что очень затруднительно выделить четкие морфологические группы, которые бы естественно объединялись в подвиды.
Аквариумы
Особенности искусственных сообществ Запишите •короткий срок формирования, •незамкнутый круговорот веществ, •ограниченное число видов животных и растений, •быстрое истощение природных ресурсов, •неспособность существования без вмешательства человека.
ПРИЗНАКИ ЭКОСИСТЕМЫ • 1. Организмы экосистемы самодостаточны и могут существовать неограниченно долгое время, если условия остаются постоянными. • 2. В каждой экосистеме можно выделить следующие составляющие: • производители • потребители • разрушители • 3. Несмотря на круговорот веществ внутри экосистемы, часть энергии все же поступает в нее извне, а часть теряется ею.
Разница между естественной и искусственной экосистемой
Горно-Алтайский ботанический сад
Механизмы функционирования экосистемы
Схема гомеостаза системы по Ю. Одуму
Коралловые рифы — пример хрупкости биоразнообразия
Различные положения равновесия систем (иллюстрация)
Биоразнообразие и устойчивость в экосистемах
Дождевые леса Амазонии, как и влажные экваториальные леса, являются местами наибольшего биоразнообразия
Экваториальный дождевой лес может содержать более 5000 видов растений (для сравнения в лесах таёжной зоны — редко более 200 видов)
Сложность и устойчивость экосистем
Принципиальная схема потоков вещества и энергии в экосистеме, на примере системы ручьёв Сильвер Спринг (англ. ). По Одуму, 1971.
У этого термина существуют и другие значения, см. продуктивность.
Схема распределения потоков вещества и энергии среди продуцентов и консументов (по Ю. Одуму, 1971)
Распределение энергии и вещества в экосистеме может быть представлено в виде системы уравнений. Если продукцию продуцентов представить как P1, то продукция консументов первого порядка будет выглядеть следующим образом:
где R2 — затраты на дыхание, теплоотдача и неассимилированная энергия. Следующие консументы (второго порядка) переработают биомассу консументов первого порядка в соответствии с:
Энергетические соотношения в экосистемах (экологические эффективности)
График изменения соотношения P/B (продуктивность к биомассе) в экосистемах (по А. К. Бродскому, 2002)
Роль антропогенного воздействия
На территории России насчитывается около 100 ботанических садов и дендрологических парков.
Искусственные экосистемы называют ещё антропогенными, потому что их создаёт человек. Антропогенные антропос генезис человек происхождение
Временные границы экосистемы (хронологический аспект)
Смена сообщества в сосновом лесу после низового пожара (слева) и через два года после пожара (справа)
Пример стадии автотрофной сукцессии — лес вырастает на месте залежи
Пример стадии гетеротрофной сукцессии — заболоченный луг
Ельник (еловый лес) — типичный пример климаксного сообщества, развивающегося на некоторых суглинистых почвах на Северо-Западе России в подзоне южной тайги
Сосновый лес как климаксное сообщество, наоборот, развивается на песчаных и супесчаных почвах
Разнообразие экосистем зависит от климатических условий, живых организмов и влияния человека.
Растения в аквариуме выполняют различные функции необходимые как для рыб, так и для аквариума в целом. Живые растения в аквариуме – это прежде всего активный потребитель нежелательных в аквариуме органических веществ, таких как нитраты. При помощи растений в аквариуме устанавливается биологическое равновесие. Это источник кислорода для рыб, кроме того, многие виды рыб используют растения как укрытия и субстрат для нереста, например: скалярии, расборы и многие другие. Кроме того, хорошо растущие и развивающиеся растения это несомненное украшение аквариума, придающее ему более естественный и привлекательный вид.
Критерием разделения экосистем на естественные и искусственные является количество видов в них и способность экосистемы самостоятельно поддерживать биологическое равновесие. Richard Ling
Созданные человеком экосистемы отличаются от естественных тем, что в них меньше видов. Агроэкосистемы зависят от энергии, которую вносит в систему человек. В таких системах короткие цепи питания.
Сравнительная характеристика природных и искусственных экосистем Природные экосистемы Искусственные экосистемы Главный компонент — солнечная энергия. В основном, получает энергию из топлива, и готовой пищи (гетеротрофны) Формирует плодородную почву Истощает 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 запишите
Экосистемы Автотрофные (доминируют растения) Гетеротрофные (растения отсутствуют или их роль мала)
Промышленные экосистемы — это экосистемы, которые формируются на территории промышленных предприятий.
Особенности При подборе обитателей домашнего водоёма, необходимо научиться следить за тем, чтобы физические особенности и жизненные потребности одних питомцев не наносили ущерб другим. К примеру, нельзя совмещать в одном аквариуме одновременно и водные растения, и рыб, которые их поедают. То же касается рыб и хищников, которые на них охотятся. Кроме того, нельзя совмещать рыб с разными требованиями к среде обитания: освещению, температуре, составу воды. Таким образом, важным условием продолжительного здоровья экосистемы является уравновешенный и разумный подбор обитателей аквариума по их функциональному назначению.
Заключение
Природная экосистема функционирует как основная единица окружающей среды, выполняя важные биологические, химические и физические операции. Искусственная экосистема не обладает такой эффективностью, но существенно влияет на жизнь человека. Хотя естественные и искусственные экосистемы во многом различаются, обе они необходимы для устойчивой и здоровой окружающей среды. В результате забота и защита этих экосистем становится обязанностью.
Важно отметить, что, хотя искусственная экосистема может способствовать усилиям по обеспечению устойчивого развития, она не может полностью заменить естественные экосистемы. Его следует рассматривать как дополнение к традиционным природоохранным и устойчивым практикам с конечной целью гармонизации деятельности человека с миром природы.