50) Понятие об экологической пирамиде

Экологическая пирамида — это графическое изображение потерь энергии в цепях питания. В такой пирамиде каждый последующий уровень приблизительно в 10 раз меньше предыдущего.

Снижение количества доступной энергии на каждом последующем трофическом уровне сопровождается уменьшением биомассы и численности особей. Таким образом, пирамиды биомассы и численности особей для определенного биогеоценоза повторяют в общих чертах пирамиды продуктивности.

Размеры биогеоценозов различны. Совокупности биогеоценозов образуют главные природные экосистемы, имеющие глобальное значение в обмене энергии и вещества на планете, к которым относятся:

• тропические леса;

• леса умеренной климатической зоны;

• пастбищные земли (степь, саванна, тундра, травянистые ландшафты);

• пустыни и полупустыни;

• озера, болота, реки, дельты;

• горы;

• острова,

• океан.

Экологическая пирамида — это графическое изображение потерь энергии в цепях питания.

Цепи питания — это устойчивые цепи взаимосвязанных видов, последовательно извлекающих материалы и энергию из исходного пищевого вещества, сложившиеся в ходе эволюции живых организмов и биосферы в целом. Они составляют трофическую структуру любого биоценоза, по которой осуществляются перенос энергии и круговороты веществ. Пищевая цепь состоит из ряда трофических уровней, последовательность которых соответствует потоку энергии.

Первичным источником энергии в цепях питания является солнечная энергия. Первый трофический уровень — продуценты (зеленые растения) — используют солнечную энергию в процессе фотосинтеза, создавая первичную продукцию любого биоценоза. При этом только 0,1% солнечной энергии используется в процессе фотосинтеза. Эффективность, с которой зеленые растения ассимилируют солнечную энергию, оценивается величиной первичной продуктивности. Более половины энергии, связанной при фотосинтезе, тут же расходуется растениями в процессе дыхания, остальная часть энергии переносится далее по пищевым цепям.

При этом действует важная закономерность, связанная с эффективностью использования и превращения энергии в процессе питания. Сущность ее заключается в следующем: количество энергии, расходуемой на поддержание собственной жизнедеятельности, в цепях питания растет от одного трофического уровня к другому, а продуктивность падает.

Фитобиомасса используется в качестве источника энергии и материала для создания биомассы организмов второго

трофического уровня потребителей первого порядка — травоядных животных. Обычно продуктивность второго трофического уровня составляет не более 5 - 20% (10%) предыдущего уровня. Это находит отражение в соотношении на планете биомасс растительного и животного происхождения. Объем энергии, необходимой для обеспечения жизнедеятельности организма, растет с повышением уровня морфофункциональной организации. Соответственно, количество биомассы, создаваемой на более высоких трофических уровнях, снижается.

Экосистемы очень разнообразны по относительной скорости создания и расходования как чистой первичной продукции, так и чистой вторичной продукции на каждом трофическом уровне. Однако всем без исключения экосистемам свойственны определенные соотношения первичной и вторичной продукции. Всегда количество растительного вещества, служащего основой цепи питания, в несколько раз (около 10 раз) больше, чем общая масса растительноядных животных, а масса каждого последующего звена пищевой цепи, соответственно, пропорционально изменяется.

Прогрессивное снижение ассимилированной энергии в ряду трофических уровней находит отражение в структуре экологических пирамид.

Снижение количества доступной энергии на каждом последующем трофическом уровне сопровождается снижением биомассы и численности особей. Пирамиды биомассы и численности организмов для данного биоценоза повторяют в общих чертах конфигурацию пирамиды продуктивности.

Графически экологическую пирамиду изображают в виде нескольких прямоугольников одинаковой высоты, но разной длины. Длина прямоугольника уменьшается от нижнего к верхнему соответственно уменьшению продуктивности на последующих трофических уровнях. Нижний треугольник самый большой по длине и соответствует первому трофическому уровню - продуцентам, второй - приблизительно в10 раз меньше и соответствует второму трофическому уровню — растительноядным животным, потребителям первого порядка и т.д.

Скорость создания органического вещества не определяет его суммарные запасы, т.е. общую массу организмов каждого трофического уровня. Наличная биомасса продуцентов и консументов в конкретных экосистемах зависит от того, как соотносятся между собой темпы накопления органического вещества на определенном трофическом уровне и передачи его на вышестоящий, т.е. насколько сильно выедание образовавшихся запасов. Важную роль при этом имеет скорость воспроизведения основных генераций продуцентов и консументов.

В большинстве наземных экосистем, как уже говорилось, действует также правило биомасс, т.е. суммарная масса растений оказывается больше, чем биомасса всех травоядных, а масса травоядных превышает массу всех хищников.

Следует различать количественно продуктивность, — а именно годовой прирост растительности — и биомассу. Разница между первичной продукцией биоценоза и биомассой определяет масштабы выедания растительной массы. Даже для сообществ с преобладанием травянистых форм, скорость воспроизводства биомассы у которых достаточно велика, животные используют до 70% годового прироста растений.

В тех трофических цепях, где передача энергии осуществляется через связи «хищник — жертва», часто наблюдаются пирамиды численности особей: общее число особей, участвующих в цепях питания, с каждым звеном уменьшается. Это связано еще и с тем, что хищники, как правило, крупнее своих жертв. Исключение из правил пирамиды численности составляют случаи, когда мелкие хищники живут за счет групповой охоты на крупных животных.

Все три правила пирамиды — продуктивности, биомассы и численности - выражают энергетические отношения в экосистемах. При этом пирамида продуктивности имеет универсальный характер, а пирамиды биомассы и численности проявляются в сообществах с определенной трофической структурой.

Знание законов продуктивности экосистем, возможность количественного учета потока энергии имеют важное практическое значение. Первичная продукция агроценозов и эксплуатация человеком природных сообществ — основной источник пищи для человека. Важное значение имеет и вторичная продукция биоценозов, получаемая за счет промышленных и сельскохозяйственных животных, как источник животного белка. Знание законов распределения энергии, потоков энергии и вещества в биоценозах, закономерностей продуктивности растений и животных, понимание пределов допустимого изъятия растительной и животной биомассы из природных систем позволяют правильно строить отношения в системе «общество — природа».

51) Влияние загрязнений биосферы на демографические показателИ.

В нынешних условиях развития общества на первое место выдвигаются не количественные показатели потребления экономических благ на душу населения, а качественные, и среди них важнейшее значение имеет показатель экологического благополучия общества. Среда обитания человека представляет собой сложное переплетение взаимодействующих естественных и антропогенных факторов. В этих условиях необходим единый интегральный критерий качества среды, с точки зрения ее пригодности для обитания человека. Здоровье человека (индивида) — процесс сохранения его психофизиологических функций, оптимальной работоспособности и социальной активности при максимальной продолжительности жизни.

Здоровье популяции — процесс сохранения и развития биологической и психосоциальной жизнедеятельности населения, проживающего на определенной территории в ряду поколений. Термин «здоровье» в данном случае используется в широком смысле как показатель полного душевного и физического благополучия. По различным данным, более половины людей в урбанизированных районах находятся в состоянии «предболезни». Это состояние имеет ряд существенных отличий, как от здоровья, так и от болезни. Главным фактором в этом случае является антропологические напряжение и утомление, связанные с проблемой больших городов. По данным Госкомстата, в 84 городах России с общей численностью населения 50 млн. человек фиксировались в течение последнего времени уровни загрязнения атмосферы, превышающего по ряду вещ-в ПДК в 10 и более раз. Пробы воды из водоемов, используемых для питья, не отвечали требованиям по химическим показателям на 50%, по биологическим — на 20%. На территории России чрезвычайно неблагоприятная радиационная обстановка. Примерно на 15 — 20% территории население проживает в критической экологической ситуации.

Ученые считают, что ежегодно тысячи смертей в городах всего мира связаны с неблагоприятной экологической ситуацией. Всякое воздействие вызывает у природы защитную реакцию, направленную на его нейтрализацию. Эта способность природы долгое время эксплуатировалась человеком бездумно и хищнически. Однако процесс загрязнения резко прогрессирует, и становится очевидным, что природные системы самоочищения рано или поздно не смогут выдержать такой натиск, так как способность атмосферы к самоочищению имеет определенные границы. Запуск ракет, испытания ядерного оружия, ежегодное уничтожение природного озонатора — миллионов гектаров леса, массовое применение фреонов в технике и быту приводят к разрушению озонового слоя. Ежегодно в атмосферу выбрасываются миллионы тонн отходов промышленного производства и миллионы тонн автомобильных выбросов. Например, в последние годы на каждого жителя России в среднем приходилось более 200 кг распыленных в атмосфере вредных веществ, таких, как сажа, диоксид серы, аммиак, оксид углерода.

Таким образом, по некоторым показателям антропоэкологические системы приобретают признаки экстремальности. Решение задач устранения этих признаков является одним из важнейших вопросов сохранения здоровья людей в антропоэкологических системах, так как сложная экологическая ситуация является одной из причин ухудшения состояния здоровья населения, с которым напрямую связаны показатели рождаемости и смертности. Наивысшие показатели заболеваемости и смертности фиксируются в наиболее неблагополучных с экологической точки зрения районах.

Наиболее распространены сердечнососудистые, онкологические заболевания, болезни органов дыхания и пищеварения. Выбросы химических предприятий в атмосферу пыль, содержащую кремниевую кислоту, может вызывать заболевания легких — силикозы, которые при такой ситуации могут перерасти разряд профессиональных заболеваний. Наличие в воздухе жилых районов пыли, дыма, копоти и токсических веществ загрязняет воздух жилых помещений, одежду, затрудняет уборку помещений, лишает население возможности проветривать помещения, ухудшает санитарно-гигиенические условия жизни.

Проблемы связи экологической обстановки и здоровья населения стали в последнее время предметом пристального внимания. Острота этих вопросов связана с продолжающимся техногенным воздействием на биосферу. Почти 3/4 современных неизлечимых болезней связываются специалистами с неблагоприятной экологической обстановкой.