Контрольные вопросы ко второму учебному модулю

Для контроля полноты и эффективности усвоения указанного выше материала рекомендуется в качестве контрольных использовать следующие вопросы:

1. Эволюция биосферы и критерии её устойчивости, понятие о ноосфере и условия перехода к ноосфере.

2. Свойства и функции живого вещества биосферы.

3. Суть гипотезы Геи.

4. Поток энергии в биосфере и его значение.

5. Экосистемы и сообщества биосферы, интегральные характеристики уязвимости природных экосистем.

2. Иерархическая структура экосистем, основные различия наземных и водных экосистем.

3. Основные законы экологии и главные следствия из этих законов.

4. Экологические и лимитирующие факторы окружающей среды, толерантность биологических объектов.

5. Гомеостаз и сукцессия экосистем, антропогенная сукцессия.

6. Понятие допустимой экологической нагрузки на экосистемы, действие принципа Ле Шателье в биосфере.

2. Стратегия развития экосистем и стратегия развития человечест­ва, поиск компромисса.

3. Трофические цепи и сети. Экологические пирамиды. Концентрирование токсикантов в тро­фических цепях, причины и следствия этого явления.

4. Основы популяционного анализа. Роль видового разнообразия в экосистемах.

Задачи ко второму учебному модулю

Задача 2.1

Основной канал поступления Sr-90 в почву - радиоактивные выпаде­ния из атмосферы. Если его концентрацию в почве принять за 1, то из-за способности концентрироваться при движении по трофическим цепям, концентрация Sr-90 в злаках составит около 27 единиц, а в мясе овец около 500 единиц. Оцените содержание Sr-90 у людей, питающихся мясом овец (в относительных единицах).

Задача 2.2

В изучаемой Вами экосистеме скорость образования первичной про­дукции составляет 900 кДж/м² в год, а расходы энергии на поддер­жание данной экосистемы - 890 кДж/м² в год. Определите тип сук­цессии экосистемы.

Как далека она от климаксного состояния?

Задача 2.3

Оцените концентрацию ДДТ и его метаболитов в щуке, если их сум­марная концентрация в речной воде равна 0,00005 мг/л, а коэффи­циент аккумуляции ДДТ и его метаболитов в трофических цепях в среднем бли­зок к 100.

Задача 2.4

Средняя численность популяций и их разнообразие на единице пло­щади примерно постоянны и почти не меняются за большой промежуток времени. За счет каких факторов происходит увеличение плотности населения в горо­дах?

Задача 2.5

При сбросе сточных вод в море от предприятий вблизи Стокгольма концентрация ртути в воде составляет 0,002 мг/л. При движении ртути по трофическим цепям: планктон - рачки - мелкий окунь - щуки со средним коэффициентом аккумуляции, равным 10, происходит накопле­ние ртути в организме. Смертельная доза для рыб составляет 20 мг/кг. Что будет со щукой?

Задача 2.6

Сформулируйте экологический смысл формулы Больцмана S = KlnW.

Задача 2.7

При использовании соединений ртути в качестве фунгицидов при протравливании семян происходит концентрирование ртути по трофи­ческой цепи:

зерноядные птицы (голуби) - хищные птицы (ястреб) - крупные хищные птицы (беркут). Коэффициент аккумуляции ртути в перечисленных выше организмах составляет в среднем 100. Определите кон­центрацию ртути в теле беркута, в относительных единицах, если условно принять концентрацию ртути в зерне за единицу.

Задача 2.8

На лугу растет клевер, энергетический эквивалент которой равен 1 млн. кДж. Какое максимально возможное количество привеса мышечной ткани (в энергетических единицах) можно ожидать у человека, употребившего в пищу мясо телят, выращенных на этом лугу?

Задача 2.9

Предположим, что один из законодателей внес проект закона, зап­рещающий любую форму сброса энергии в окружающую среду. Поддер­жите ли Вы данный законопроект? Если да, то почему?

Задача 2.10

Установите возникшую взаимосвязь между плотностью популяций рыб в дельте р. Нил и Ассуанской плотиной.

Задача 2.11

Средняя продолжительность существования видов представителей флоры и фауны составляет 5-6 млн. лет. За последние 200 млн. лет исчезло примерно 900000 ви­дов. В настоящее время скорость исчезновения видов на 5 поряд­ков величины больше, а именно, за сутки исчезает 24 вида. Оцените, за какой промежуток времени видовое разнообразие на планете уменьшится на 10 % при сохранении современной тенденции. Известное количество видов составляет 1,7 млн. Перечислите основные причины и следс­твия уменьшения видового разнообразия на планете.

Задача 2.12

Перечислите изменения основных характеристик экосистемы в ходе аутогенной сукцессии, а именно:

1. энергетики экосистемы (биомассы "В"; валовой "Р", первичной и вторичной продукции; затрат на дыхание "R"; соотношений Р/R и В/Р);

2) круговороты биогенных веществ;

3) виды и структура сообщества.

Задача 2.13

Приток энергии на различные типы природных экосистем (уровень мощности) колеблется в пределах 10-40 тыс. ккал/м², а в индуст­риальные системы - в среднем в 100 раз больше. Объясните необхо­димость столь высокого притока энергии в индустриально-городские системы и перечислите главные последствия этого явления для естественных экосистем.

Задача 2.14

Жгутиковые простейшие Leptomonas паразитируют на мелких насекомых, причем до нескольких их тысяч может быть найдено на 1 блохе. Постройте пирамиду численности на основе следующей пищевой цепи: трава  травоядные млекопитающие  блохи  Leptomonas.

Задача 2.15

Ниже приведены 2 пирамиды численности (а) и (б). Объясните различия между этими пирамидами; назовите причины, приводящие к возникновению таких пирамид, приведите примеры реализации в природе того и другого типа пирамид.

а)

б)

Третичные

консументы

Вторичные

конс-ты

Перв. консументы

Первичные

продуценты

Задача 2.16

На рисунке приведены 2 пирамиды биомасс (цифры - продукция, выраженная в г сухой массы, приходящаяся на 1 м³ воды), характерные для озерной экосистемы зимой и летом. Объясните наблюдаемые различия в обеих пирамидах.

Дайте основные характеристики наземных и водных экосистем и поясните, в чем заключаются главные отличия этих экосистем.

			4		 Вторичные консументы 
																		6
		10			 Первичные консументы 												12
			2		 Продуценты 									100

а) зимнее озеро а) летнее озеро

Задача 2.16

Чем можно объяснить большое различие суточной потребности в энергии на единицу массы тела у человека и мелких птиц или млекопитающих?

Задача 2.17

Существует ли взаимосвязь между пирамидами энергии и вторым законом термодинамики?

Если да, то в чем она заключается?

Задача 2.18

Какие группы организмов, кроме растений, принимают участие в создании первичной биологической продукции в наземных (водных) экосистемах?

Задача 2.19

На приведенном ниже рисунке показаны потоки энергии в небольшой части луговой экосистемы (цифры - кДж/(м²год)). Исходя из анализа потоков энергии дайте ответы на следующие вопросы.

1. Чему равна валовая первичная продукция злаков и разнотравья?

2. Чему равна эффективность фотосинтеза?

3. Чему равна чистая продукция:

а) птиц, питающихся семенами; б) паукообразных; в) саранчи?

4. Сколько энергии теряется при дыхании и выделяется с фекалиями у полевых мышей?

5. Какие организмы, из приведенных на рисунке относятся к продуцентам, первичным консументам, вторичным консументам?

6. Какие из указанных на рисунке организмов относятся к гетеротрофам?

7. Какие еще, кроме указанных, могут быть направления потоков энергии (как минимум три)?

Солнечный свет

185610⁶

Растения травянистые

2010⁶

2010⁶

Дыхание и фекалии, 3,810⁵

Дыхание и фекалии, 500

Пауки

700

Полевая мышь

Дыхание и фекалии, 59 000

Дыхание, 3610⁵

Заглатывается,

610⁶

Чистая продукция

Птицы, питающиеся семенами

Заглатывается, 4,410⁵

Зеленая саранча (обычная)

Гибель и др.,69 000

Гибель и др. пути обмена,

Чистая продукция, 2 000

Дыхание и фекалии

Задача 2.20

По некоторым оценкам для того, чтобы вырастить ребенка до 14 летнего возраста необходимо вырастить 20 бычков, на рост которых будет израсходовано 100 т зеленой массы. Пользуясь приведенными величинами, выполните следующий анализ и оценки.

1. Составьте трофическую цепь по условиям задачи.

2. Какое в среднем количество зеленой массы требуется жителям Ивановской области в течение года для обеспечения сбалансированного питания ?

3. Полученные величины соотнесите с земельными ресурсами области.

В оценках следует принять: численность населения области - 1,3 млн. человек; площадь сельскохозяйственных угодий области - 869 тыс. га (из них площадь пашни - 615 тыс. га); средняя урожайность однолетних бобовых трав в Нечерноземье - 120 ц зеленой массы с 1 га.

Задача 2.21

На приведенной ниже трофической цепи показано накопление ДДТ на разных трофических уровнях (цифры - количество весовых единиц ДДТ, приходящееся на 1 млн. весовых частей биомассы данного трофического уровня).

1. Оцените, во сколько раз возрастает концентрация ДДТ при переходе :

а) в первичные продуценты;

б) в мелкие рыбы;

в) в крупные рыбы;

г) в тела хищных птиц, завершающих трофическую цепь,

если концентрация ДДТ в воде, окружающей водную растительность, составляет 0,02 частей/млн.

2. Какие выводы можно сделать на основании полученных ответов на вопрос 1.

3. На каком трофическом звене ДДТ скорее всего оказывает наибольшее влияние на живые организмы?

4. На каком трофическом уровне его легче всего обнаружить?

5. На каком уровне находятся насекомые-вредители урожаев, являющихся обычной "мишенью" ДДТ?

6. Какими путями ДДТ и его метаболиты попадают в печень пингвинов?

Птица (скопа)

75

Вторичные хищники

Крупная рыба (щука)

50

Первичные хищники

Мелкая рыба (уклея)

10

Травоядные

Водная растительность

0.04

Продуценты

(Cladophore)

Задача 2.22

Какими свойствами должны обладать, по вашему мнению с экологической точки зрения, вновь создаваемые пестициды?

Задача 2.23

Какие факторы могут повлиять на число и разнообразие видов, появляющихся на определенной территории?

Задача 2.24

Ниже приведены данные о среднем числе оплодотворенных яиц, производимых в течение всей жизни самками различных животных и человеком

Вид самки	Число яиц	Вид самки	Число яиц
Устрица	100 млн.	Мышь	50
Треска	9 млн.	Акула	20
Камбала	0,35 млн.	Пингвин	8

Продолжение таблицы

Лосось	0,1 млн.	Слон	5
Трехиглая колюшка	500	Англичанка (эпохи	10
Зимняя пядиница	200	королевы Виктории)

1. Сколько оплодотворенных яиц от одной самки в среднем должно выжить, чтобы численность популяции каждого из перечисленных видов оставалась постоянной?

2. Оцените для каждого вида число потомков, которые должны погибать до наступления половой зрелости, чтобы численность популяции не изменялась. Затем выразите это число в виде процента от общего числа оплодотворенных яиц, то есть найдите величину смертности в дорепродуктивном периоде.

3. Объясните, почему плодовитость трехигловой колюшки и акулы намного меньше, чем у других рыб, указанных в таблице.

Задача 2.25

На рисунке, приведенном ниже, показаны 3 типа кривых выживания.

Выживаемость, %

100

А

Б

В

50

0

Возраст

В популяции какого типа (А), (Б) или (В) требуется большая скорость размножения для поддержания стабильной численности. Поясните Ваш выбор.

Задача 2.26

Приводимые ниже цифры относятся к нерке - рыбе из семейства лососевых. Осенью каждая самка откладывает в среднем 3 200 икринок на гравий мелководья. Следующей весной 640 мальков, выведшихся из отложенной икры, выходят в озеро и живут на мелководье. Уцелевшие 64 серебрянки (мальки постарше) живут в озере 1 год, а затем мигрирует в море. Две взрослые рыбы,

уцелевшие из числа серебрянок возвращаются к местам нереста спустя 2,5 года. После нереста они умирают.

1. Рассчитайте смертность (в %) в каждом из следующих периодов:

а) от кладки икры до переселения мальков в озеро спустя 6 месяцев;

б) за 12 месяцев жизни в озере;

в) за 30 месяцев от выхода из озера в море до возвращения к местам нереста.

2. Постройте кривую выживания рыбы нерки в данной водной экосистеме (зависимость % выживших от возраста).

3. Чему равна величина дорепродуктивной смертности среди лососевых?

Задача 2.27

На приведенном ниже рисунке показан рост численности двух видов парамеции (Paramecium).

Время, дни.

Время, дни.

2 4 6 8 10 4 8 12 16

Рисунок. Рост численности парамеций двух видов:

------ Paramecium aurelia;

Paramecium caudatum.

А - при выращивании видов отдельно; Б - при совместном выращивании видов в одной культуре.

Проанализируйте рисунки А и Б и дайте ответы на следующие вопросы:

1. Какой тип кривой роста популяции характерен для каждого из двух видов, при выращивании их раздельно?

2. За какие ресурсы идет конкуренция между двумя видами при их росте в одной культуре?

3. Какие факторы обеспечивают преимущество Paramecium aurelia в конкуренции с Paramecium caudatum?

Задача 2.28

Концентрация ртути в реке составляет 1 мкг/л. Может ли рыбак не опасаясь есть щуку, пойманную в этой реке, если на долю рыбного филе в щуке приходится 70 % её массы (средняя масса щуки равна 2 кг)? Отмечено, что при содержании ртути в организме человека в количестве 2 мг/кг массы отмечаются признаки расстройства нервной системы. Сколько рыбы должен съесть рыбак, чтобы в организме накопилась опасная доза ртути, при условии, что в течение недели он съедает 2 щуки?

Задача 2.29

В США по непонятным причинам погибло несколько десятков телят. Последующие исследования показали, что причина гибели - свинцовое отравление. Его причиной был выпас коров вдоль автомобильного шоссе, а телята питались молоком этих коров. Известно, что в траве, растущей вблизи автотрасс, концентрация свинца достигает 100 мг/кг. Какое количество свинца оказалось смертельным для телят, если до смерти в течение месяца они ежесуточно потребляли 15 л молока? Концентрацию Pb в молоке принять равной её концентрации в мясе коровы. В соответствии с принципом концентрирования токсикантов в трофических цепях принять, что в организм коровы переходит 60 % количества свинца, содержащегося в траве.

Задача 2.30

Через какое время экосистема вернется в климаксное состояние, если в результате пожара на данной территории уцелело 20 % всей прежней биомассы, что составляет 10⁴ т? Ежегодный прирост биомассы на поврежденной территории в среднем составляет 10 % от прежнего уровня, а расход энергии на дыхание экосистемы равен 8 %.

Задача 2.31

Содержание фтора в питьевой воде составляет 0,5 мг/л. Оцените промежуток времени, через который содержание фтора в организме достигнет такой величины, что может вызвать возникновение флюороза (истощение, анемия, нарушение состава костей и их повышенная хрупкость, пятна на зубах и костных тканях и т.д.), если ежесуточно накапливается в организме 10 % от поступающего с водой фтора. Критическое максимальное содержание фтора в организме - 50 мг/кг массы тела человека, а критическое минимальное содержание фтора - 0,5 мг/кг. Недостаток фтора в организме вызывает развитие кариеса зубов.

Задача 2.32

Содержание ранее широко применяемого инсектицида ДДТ в молоке матери составляет 0,1 мг/кг молочного жира. Средняя жирность материнского молока равна 10 %. Опасно ли это молоко для младенца, потребляющего 500 мл молока в сутки? Отметим, что ДДТ обладает кумулятивными свойствами и при его концентрации равной 0,5 мг/кг начинаются патологические изменения организма. Через какое время в организме младенца накопится опасное количество ДДТ?

Задача 2.33

Средний диаметр бактерий равен 1 мкм (принимаем, что они имеют сферическую форму, плотность бактерий - около 1 г/см³). Средний период удвоения массы бактерий составляет 20 минут. Рассчитайте промежуток времени, через который их биомасса станет равной массе земной коры (210¹⁹ т), если прекратится их отмирание. Начальная масса микроорганизмов на Земле равна примерно 1 млрд. т.

Задача 2.34

Исследования, проведенные в Женевском озере, позволили установить следующую последовательность содержания полихлорированных бифенилов (ПХБ) в пересчете на сухую массу: осадки 0,02 млн^-1  водные растения 0,05 млн^-1  планктон 0,039 млн^-1  моллюски 0,6 млн^-1  рыбы 4,0 млн^-1. Рассчитайте коэффициент биоаккумуляции ПХБ на каждом трофическом уровне и объясните найденные величины. Оцените количество рыбы из озера, которое нужно съесть рыбаку (суточное потребление в среднем составляет 1 кг), чтобы в жировых фракциях его тела (масса 70 кг) содержание ПХБ составило 10 млн^-1.

Примеры решения задач.

Задача 2.1

Основной канал поступления Sr-90 в почву - радиоактивные выпадения из атмосферы. Если его концентрацию в почве принять за 1, то из-за способности концентрироваться при движении по трофическим цепям, концентрация Sr-90 в злаках составит около 27 единиц, а в теле овец - около 500 единиц. Оцените содержание Sr-90 у людей, питающихся мясом овец (в относительных единицах).

Решение

Коэффициент концентрирования в предыдущем звене трофической цепи равен:

K = 500/27 = 18,5.

Следовательно, содержание Sr-90 у людей, питающихся мясом овец, в первом приближении должно быть 50018,5 = 7750 единиц. В действи­тельности эта величина будет в 5-10 раз меньше, чем в теле овец, то есть 50-100 единиц, так как основное количество Sr - 90 будет сосредоточено в костной ткани, а человек не ест кости, а кроме того, человек не питается сырым мясом, а при тепловой обработке часть радионуклида будет выводиться.

Задача 2.2

В изучаемой Вами экосистеме скорость образования первичной продукции составляет 900 кДж/м² в год, а расходы энергии на поддержание данной экосистемы - 890 кДж/м² в год. Определите тип сукцессии данной эко­системы. Как далека она от климаксного состояния?

Решение

Для определения типа сукцессии необходимо найти отношение скорости образования первичной биологической продукции (Р) к затратам на "дыхание" (R). В рассматриваемом примере (P/R) = 900/890 = 1,011.

Полученное значение больше 1, следовательно это экосистема с автот­рофной сукцессией (суммарная биомасса в ней нарастает). Поскольку это отношение мало отличается от 1, то данная экосистема близка к климаксному состоянию.

Задача 2.3

Оцените концентрацию ДДТ и его метаболитов в щуке, если их суммар­ная концентрация в речной воде равна 0,000005 частей/млн, а средний коэффициент аккумуляции ДДТ и его метаболитов в трофических цепях близок к 100.

Решение

Определим сначала трофическую цепь:

вода - фитопланктон - зоопланктон - карась - щука;

то есть мы имеем как минимум 4 звена трофической цепи. Следовательно, концент­рация ДДТ и его метаболитов в щуке будет равна:

C_щ = С_вkⁿ,

где С_в-концентрация ДДТ в воде, k - коэффициент аккумуляции, n - число звеньев трофической цепи.

C_щ = 0,000005(100)⁴ = 500 частей/млн.

Задача 2.4

Средняя численность популяций и их разнообразие на единице площади примерно постоянны за большой промежуток времени. За счет каких факторов происходит увеличение плотности населения в городах на единице площади?

Ответ

Увеличение плотности населения в городах происходит за счет мощнейшей энергетической дотации из естественных экосистем. Индустриально-городские

экосистемы паразитируют на природных эко­системах; уровень энергопотребления в городах примерно в 100 раз превышает уровень биологических потребностей населения.

Задача 2.5

Сформулируйте экологический смысл формулы Больцмана S = Kln(W) (S - энтропия, K - постоянная Больцмана, W - термодинамическая вероятность).

Ответ

В процессе своего развития любые системы стремятся к равновесному состоянию, то есть состоянию с максимальной энтропией. В общем слу­чае энтропию можно рассматривать как меру неупорядоченности системы (для живого организма состояние термодинамического равновесия нас­тупает после его полного распада на элементарные соединения, то есть смерти). Следовательно, энтропия отражает возможности превра­щения энергии в данной системе. Если бы поток солнечной энергии, поступающий к Земле только рассеивался, то жизнь была бы невозмож­на. Для того, чтобы энтропия в системе не возрастала экосистема должна извлекать "упорядоченность организации" откуда-то извне, то есть непрерывно поддерживать и накапливать ее, как принято гово­рить, против градиента. Иначе говоря, экосистема должна извлекать из ОС отрицательную энтропию, или негэнтропию.

Экосистемы и выполняют эту работу (противостоят стремлению к равновесию с ОС) за счет образования сложно организованных упорядо­ченных молекулярных структур ( автотрофы строят свой организм из простых минеральных соединений). Для выполнения работы против гра­диента экосистема должна получать сильнейшую энергетическую дота­цию. Она и получает эту дотацию от солнца, являясь по существу открытой системой.

Задача 2.6

На лугу растет люцерна, энергетический эквивалент которой равен 1 млн. кДж. Какое максимально возможное количество привеса мышечной ткани (в энергетических единицах) человека можно получить при забое стада телят которых кормили этой люцерной?

Решение

В соответствии с законом Линдермана здесь действует правило 10 %.

Поэтому максимальный привес мышечной ткани телят составит:

М_тел = 110⁶0,1 = 10⁵ кДж,

а максимальный привес мышечной ткани человека может достигнуть ве­личины: 10⁵0,1 = 10⁴ кДж. Это и есть искомая величина.

Задача 2.7

Предположим, что один из законодателей внес в парламенте проект закона, запреща­ющий любую форму сброса энергии в окружающую среду. Поддержите ли Вы данный законопроект? Если да, то почему?

Решение

Нет, этот проект закона нельзя поддержать, так как он противоречит 1-му закону термодинамики: при пере­ходе одной формы энергии в другую всегда образуется еще и бросовое теп­ло. Принятие этого закона равноценно запрету любых видов хозяйс­твенной деятельности человека, включая разведение теплокровных.

Задача 2.8

Установите возникшую взаимосвязь между плотностью популяций рыб в дельте р. Нил и Ассуанской плотиной.

Ответ

До строительства плотины на равнинной реке сток Нила не был зарегулирован и река периодически разливалась. При этом в дельту Нила сносилось большое ко­личество биогенных элементов. Следовательно, биопродуктивность в дельте реки была чрезвычайно высокой, а плотность популяций рыб - очень большой. Со строительством плотины резко уменьшилось количество биогенных элементов, поступающих в дель­ту реки, и ее биопродуктивность упала, а вместе с ней снизилась и плотность популяций рыб, обитающих в дельте. Кроме того, плотина повлияла на не­рест рыб в верховьях реки, что также негативно сказалось на её биопродуктивность.

Задача 2.9

Средняя продолжительность существования видов представителей флоры и фауны составляет 5-6 млн. лет. За последние 200 млн. лет исчезло примерно 900000 видов или, в среднем, 1 вид в год. В настоящее время скорость исчезновения видов на 4 порядка величины больше, а именно, за сутки исчезают 24 вида. Оцените, за какой промежуток времени видовое разнообразие на планете умень­шится на 10 % при сохранении современной тенденции и перечислите основные причины и следствия уменьшения видового разнообразия на планете.

Решение

Скорость исчезновения видов (v) в настоящее время составляет

v = v₁365 = 24365 = 8760 видов/год,

где v₁ - скорость их исчезновения в сутки.

В настоящее время извест­ное число видов оценивается в 1,7 млн. (По некоторым оценкам с уче­том неоткрытых видов видовое разнообразие может составить 5-10 млн.). В расчетах принимаем известное видовое разнообразие, то

есть N = 1,7 млн. окончательно получим, что видовое разнообразие сокра­тится на 10 % ( = 0,1) за t лет:

t =N/v = 0,11700000/8760 = 19,4 года.

Основной причиной уменьшения видового разнообразия в настоящее время является антропогенное возмущение биоты (уровень возмуще­ния, в том числе и изъятие земель человеком от первозданной природы, намного превышает допустимый уровень.

Основным следствием является потеря генофонда, а это потеря навсегда. Теряя генофонд, мы теряем устойчивость биосферы, то есть в биосфере перестает действовать принцип Ле Шателье. В конечном итоге мы можем полностью разрушить среду своего обитания.

Задача 2.10

Перечислите изменения основных характеристик экосистемы в ходе ау­тогенной сукцессии, а именно:

1. энергетики экосистемы (биомассы "В"; валовой "Р", первичной и вторичная продукции; затрат на дыхание "R"; соотношений Р/R и В/Р);

2. круговоротов биогенных веществ;

3) видов и структуры сообщества.

Ответ

В ходе аутогенной сукцессии следует ожидать следующих тенденций из­менения основных характеристик экосистемы.

1. Рассмотрим энергетику экосистемы:

биомасса (В) и валовая продукция (Р) возрастают, увеличиваются зат­раты на дыхание (R), а соотношение (Р/R) стремится к 1.

2. Круговороты биогенных элементов:

круговороты биогенных элементов становятся более замкнутыми, увеличивается время оборо­та и запас основных элементов, удерживается и сохраняется больше биогенных элементов.

3. Виды и структура сообщества:

меняется видовой состав сообщества; возрастает богатство и вырав­ненность, как компонент разнообразия; усложняются и удлиняются жиз­ненные циклы; увеличиваются размеры организмов (в настоящее время под влиянием антропогенной деятельности происходит обратный про­цесс) и их стадии расселения.

Задача 2.11

Приток энергии в различные типы природных экосистем (уровень мощ­ности) колеблется в пределах 10 - 40 тыс. ккал/м², а в индустриальные системы - в среднем в 100 раз больше. Объясните необходимость столь высокого притока

энергии в индустриально-городские системы и пере­числите главные последствия этого явления для экосистем.

Ответ

Именно во столько раз больше потребляется энергии в индустриаль­но-городских экосистемах на душу населения, чем это необходимо для био­логических потребностей (см. задачу 2.4). Следовательно, столь вы­сокий приток энергии, заимствуемый из других природных экосистем, необходим для обеспечения столь скученного и плотного существования жителей в городах, т.е. для обеспечения надбиологических потребностей чело­века. Именно огромная энерговооруженность человечества по сравнению с биологическими потребностями человечества в ней и позволило ему выиграть конкурентную борьбу с другими организмами за естественные ресурсы.