Біологічний і геологічний кругообіг

Зазвичай для кожної ланки ланцюга можна вказати не одне, а кілька інших ланок, пов'язаних з ним ставленням «їжа - споживач». Так, траву їдять не тільки корови, але і інші тварини, а корови є їжею не тільки для людини. Встановлення таких зв'язків перетворює харчовий ланцюг в більш складну структуру - трофічну мережу.

Трофічний рівень - умовна одиниця, що позначає віддаленість від продуцентів в трофічної ланцюга даної екосистеми. У деяких випадках в трофічної мережі можна згрупувати окремі ланки за рівнями таким чином, що ланки одного рівня виступають для наступного рівня тільки в якості їжі. Таке групування називається трофічних рівнем.

Кругообіг речовин і потоки енергії в екосистемах

Харчування - основний спосіб руху речовин і енергії. Організми в екосистемі пов'язані спільністю енергії і поживних речовин, які необхідні для підтримки життя. Головним джерелом енергії для переважної більшості живих організмів на Землі є Сонце. Фотосинтезуючі організми (зелені рослини, ціанобактерії, деякі бактерії) безпосередньо використовують енергію сонячного світла. При цьому з вуглекислого газу і води утворюються складні органічні речовини, в яких частина сонячної енергії накопичується у формі хімічної енергії. Органічні речовини є джерелом енергії не тільки для самої рослини, але і для інших організмів екосистеми. Вивільнення укладеної в їжі енергії відбувається в процесі дихання. Продукти дихання - вуглекислий газ, вода і неорганічні речовини - можуть знову використовуватися зеленими рослинами. У підсумку речовини в даній екосистемі здійснюють нескінченний круговорот. При цьому енергія, укладена в їжі, не робить кругообіг, а поступово перетворюється в теплову енергію і йде з екосистеми. Тому необхідною умовою існування екосистеми є постійний приплив енергії ззовні. Таким чином, основу екосистеми складають автотрофні організми - продуценти (виробники, творці), які в процесі фотосинтезу створюють багату енергією їжу - первинне органічна речовина. У наземних екосистемах найбільш важлива роль належить вищим рослинам, які, утворюючи органічні речовини, дають початок усім трофічних зв'язків в екосистемі, служать субстратом для багатьох тварин, грибів і мікроорганізмів, активно впливають на мікроклімат біотопу. У водних екосистемах головними виробниками первинного органічної речовини є водорості. Готові органічні речовини використовують для отримання та накопичення енергії гетеротрофи, або консументи (споживачі). До гетеротрофи відносяться рослиноїдні тварини (консументи I Порядку), м'ясоїдні, що живуть за рахунок рослиноїдних форм (консументи II порядку), які споживають інших м'ясоїдних (консументи Ш порядку) і т. Д. Особливу групу консументів складають редуценти (руйнівники, або деструктори), які розкладають органічні залишки продуцентів і консументів до простих неорганічних сполук, які зат-му використовуються продуцентами. До редуцентам відносяться головним чином мікрорганізми - бактерії і гриби. У наземних екосистемах особливо важливе значення мають грунтові редуценти, залучають до загального кругообіг органічні речовини відмерлих рослин (вони споживають до 90% первинної продукції лісу). Таким чином, кожен живий організм у складі екосистеми займає певну екологічну нішу (місце) в складній системі екологічних взаємовідносин з іншими організмами і абіотичних умов середовища.

Біологічний і геологічний кругообіг.

Процеси фотосинтезу органічної речовини з неорганічних компонентів триває мільйони років, і за такий час хімічні елементи повинні були перейти з однієї форми в іншу. Однак цього не відбувається завдяки їх кругообігу в біосфері. Щорічно фотосинтезуючі організми засвоюють майже 350 млрд т вуглекислого газу, виділяють в атмосферу близько 250 млрд т кисню і розщеплюють 140 млрд т води, утворюючи понад 230 млрд т органічної речовини (в перерахунку на суху вагу). Величезні кількості води проходять через рослини і водорості в процесі забезпечення транспортної функції та випаровування. Це призводить до того, що вода поверхневого шару океану фільтрується планктоном за 40 днів, а вся інша вода океану - приблизно за рік. Весь вуглекислий газ атмосфери поновлюється за декілька сотень років, а кисень за декілька тисяч років. Щорічно фотосинтезом до кругообігу включається 6 млрд т азоту, 210 млрд т фосфору та велика кількість інших елементів (калій, натрій, кальцій, магній, сірка, залізо та ін.). Існування цих кругообігів придає екосистемі певну тривалість.

Розрізняють два основних кругообігу: великий (геологічний) і малий (біотичний). Великій кругообіг, триває мільйони років і полягає в тому, що гірські породи підлягають руйнуванню, а продукти вивітрювання (в тому числі розчинні у воді поживні речовини) зносяться потоками води у Світовий океан, де вони утворюють морські нашарування і лише частково повертаються на сушу з опадами . Геотектонічні зміни, процеси опускання материків і підняття морського дна, переміщення морів та океанів на протязі тривалого часу призводять до того, що ці нашарування повертаються на сушу і процес починається знову. Малий кругообіг (частина великого) відбувається на рівні екосистеми і полягає в тому, що поживні речовини, вода і вуглець акумулюються в речовині рослин, витрачаються на побудову тіла і на життєві процеси як самих цих рослин, так і інших організмів (як правило тварин), які поїдають ці рослини (консументи). Продукти розпаду органічної речовини під дією деструкторів та мікроорганізмів (бактерії, гриби, черві) знов розкладаються до мінеральних компонентів, доступних рослинам і що втягуються ними у потоки речовини. Кругообіг хімічних речовин з неорганічного середовища через рослинні і тваринні організми назад у неорганічне середовище з використанням сонячної енергії та енергії хімічних реакцій називається біогеохімічним циклом. У такі цикли втягнуті практично всі хімічні елементи і насамперед ті, які беруть участь в побудові живої клітини. Так, тіло людини складається з кисню (62,8%), вуглецю (19,37%), водню (9,31%), азоту (5,14%), кальцію (1,38%), фосфору (0, 64%) і ще приблизно з 30 елементів.

Людина змінив цим принципом ланцюгів харчування і екологічних пірамід по відношенню, як до своєї популяції, так і до інших видів (сортів, порід), особливо вирощуваних в культурному господарстві. Така невідповідність природних екосистем стало можливим завдяки присвоєнню і вкладенню в системи додаткової енергії. Порушення правил екологічних пірамід виявляється невиправдано дорогим. Воно неминуче супроводжується змінами в кругообігу речовин, накопиченням відходів і забрудненням середовища. Як приклад можна назвати тваринницькі комплекси з їх екологічними проблемами. Порушення правил пірамід обумовлюється також тим, що споживчі інтереси людини вийшли за межі біологічних ресурсів в цілому. У коло його інтересів входять продукти (ресурси) колишніх геологічних епох, а багато хто з продуктів, що виробляються стають тупиковим ланкою (відходами та забруднювачами). Людям Землі тільки як біологічного виду щодня потрібно близько 2 млн. Т їжі, 10 млрд. М3 кисню. Крім цього, видобувається і переробляється майже 30 млн. Т речовин, спалюється близько 30 млн. Т палива, використовується 2 млрд. М3 води і 65 млрд. М3 кисню для технічних потреб

В силу своєї всеїдності люди починають поїдати все більш різноманітні організми, для чого необхідні найрізноманітніші способи вилову видобутку або пошуку рослин. Звичайно, доводиться також придумувати способи, як зробити видобуток їстівної. Одна справа - засмажити кролика і зовсім інша - приготувати на обід медузу. Тільки витончений розум міг додуматися вжити в їжу, наприклад, маніок, бульби якого гіркі, та ще містять синильну кислоту. Однак по всій Бразилії, та й не тільки там, маніок вирощують і поїдають в кількостях, порівнянних з поїданням вУкаіни картоплі. Але ж придумати технологію його обробки було досить складною справою.

Поїдаючи найрізноманітніші організми, людина включається в безліч ланцюгів харчування, вилучаючи додаткову органіку і закінчуючи ці ланцюги собою. Він всюди виявляється хижаком вищого порядку. Так людина стала вкорочувати ланцюга харчування в безлічі екосистем, а чим коротше такий ланцюг, тим швидше оборот речовини і енергії.

Також діяльність людини пов'язана з сильним перетворенням природних середовищ існування. Сучасна людина вважає за краще не змінюватися відповідно до умов середовища, а змінювати самі ці умови. Тому він витрачає значні інтелектуальні та технічні зусилля на перетворення навколишнього середовища. Зорав простір луки і засіявши його потрібними рослинами, орач уже кардинально змінив середу. Від безлічі рослин луки він залишив одне, та й то найчастіше тут чуже. Грунт і її фауну, сформовані тут за багато сотень років, він перетворив в кілька годин. В результаті ліквідовано ресурс практично всіх видів тварин, їх кормові рослини зникли. Перетворене простір стало непридатним для багатьох місцевих рослин, а для інших - недосяжно. Господар посіву оберігає своє поле, поливає його гербіцидами, бореться зі споживачами-конкурентами.

Як ми пам'ятаємо, в екосистемах людина живе не один, а з величезною кількістю сусідів - рослинних і тваринних організмів. Далеко не всім їм підходить ця перетворена середу. Багато, особливо примітивні форми життя, легко пристосовуються до умов, що змінилися. Переважній же числа складних організмів нове середовище не годиться. Вони залишають ці місця або гинуть. Так що будь-яке перетворення природи завжди призводить до загибелі безлічі організмів.

Поїдання. Діапазон кормів цього зоологічного виду, напевно, самий широкий на планеті. Людина - дивовижний евріфаг (многояд) і їсть практично все. Величезний перелік тварин в його меню, куди поряд з традиційними коровами, вівцями і домашньою птицею входять терміти, сарана, кивсяки і сколопендри, деякі павуки. Як ласощі з'їдаються багатьма народами личинки різних комах - бджіл, деревних жуків. Жителі Африки з апетитом поїдають величезних личинок жука голіафа, там, де він водиться. Різноманітні ящірки, змії, черепахи і жаби теж міцно увійшли в раціони людей. Мешканці води - риби і молюски - це традиційна їжа ще з часів кроманьйонця. Однак і тут раціон виду розширився, включивши величезну масу тварин від китів до деяких медуз і евфаузід.

Екологи, досліджуючи раціони тварин, особливо тих, що є харчовими конкурентами людини, відзначають у багатьох з них разючу разноядность. Наприклад, типовий полифаг, водяна полівка, нищівна посіви селян в південній частині Західного Сибіру, ​​здатна поїдати більше 300 видів рослин. У міру вивчення цього звірка складаються дедалі довші списки придатних для нього кормів. Людина ж в ролі растительноядного тваринного (первинного консумента) далеко перевершив всі інші види. Повних списків його харчових рослин на планеті поки ніхто не складав, але довжину їх неважко припустити. Так, в японській кухні використовуються для приготування різних страв бутони квіток близько 300 видів рослин. Китайська ж кухня ще більш витончено і різноманітна. А якщо додати сюди списки харчових видів рослин з куховарських книг жителів тропічної зони !?

Людина забезпечив своє перетворення в гіпереврібіонта не за рахунок біологічних механізмів, а за рахунок технічних засобів, і тому він значною мірою втратив потенціал біологічних адаптації. У цьому причина того, що людина перебуває в числі перших кандидатів на звільнення з арени життя в результаті їм же викликаються змін середовища. Звідси важливий висновок: якщо сучасна ніша людини перш за все результат розумної діяльності, влади над оточенням, отже, розум повинен виступати основною рушійною силою її зміни.