Екосистема. Чим вона характеризується

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

Контрольна робота

з екології

студ. ФЗН АКС-ІІІ-1

НУХТ

Бартиш Олени

варіант 1

Київ – 2012

План

1.       Що таке екосистема? Чим вона характеризується?

2.       Стан водних басейнів України.

3.       Життя екосистем.

4.       Найбільша зосередженість прісної води на Землі.

Що таке екосистема? Чим вона характеризується?

Екосистема - головна функціональна одиниця в екології, єдиний природний комплекс, утворений живими організмами та середовищем існування, у якому живі та неживі компоненти пов'язані між собою обміном речовин, енергією та інформацією.

Кожна екосистема складається з біоценозу та біотопу.

Термін «екосистема» ввів в обіг англійський еколог Артур Тенслі в 1935 році, а сучасне визначення йому надав Реймонд Ліндман в 1942 році в своїй класичній роботі по вивченню біології озера Міннесота.

Екосистема як така є складним та динамічним цілісним утворенням, що функціонує як екологічна одиниця. Частина екологів вважає, що екосистема є елементарною одиницею в екології: це структурно —функціональна рівноважна одиниця, що характеризується специфічними для неї потоками речовини та енергії між складовими частинами.

Розмір екосистеми може бути різним. Це може бути тропічний ліс Амазонської низовини, або окремий ставок, чи навіть домашній акваріум. Різні екосистеми зазвичай відокремлені географічними бар'єрами — пустелями, горами, океанами і т. ін., або є ізольованими іншим чином — так як річки або озера. З огляду на те, що ці межі ніколи не є абсолютно непроникними, екосистеми накладаються одна на одну. Таким чином, вся Земля може розглядатись як одна екосистема.

Екологічній системі властиві ознаки систем:

Емерджентність - виникнення нових властивостей, які характеризують систему, за рахунок взаємодії її окремих елементів.

Сукупність – сума властивостей кожної системи, тобто наявність сукупних властивостей (наприклад, народжуваність для популяції - сума індивідуальної плодючості особин виду).

Гетерогенність системи (або принцип різноманіття) полягає в тому, що система не може складатися з абсолютно ідентичних елементів.

Під час вивчення екосистем характеризують:

     видовий чи популяційний склад і кількісне співвідношення видових популяцій;

     абіотичні умови та ресурси, що властиві даній системі;

     сукупність усіх зв’язків, у першу - ланцюгів живлення, співвідношення організмів з різним типом живлення;

     розмір первинної і вторинної продукції;

     просторовий розподіл окремих елементів;

     швидкість колообігу.

За розмірами розрізняють екосистеми:

     мікроекосистеми (трухлявий пень, мурашник, мертві стовбури дерев);

     мезоекосистеми, або біогеоценози (ділянка лісу, озеро, водосховище);

     макроекосистеми (континент, океан);

     глобальною екосистемою - охоплюють величезні території чи акваторії, що визначаються характерними для них макрокліматами і відповідають цілим природним зонам (екосистеми тундри, тайги, степу, пустелі, саван, листяних і мішаних лісів помірного поясу, субтропічного і тропічного лісів, морські екосистеми, а також біосфера нашої планети).

За ступенем трансформації людською діяльністю екосистеми поді­ляються на:

     природні - у промислове розвинутих країнах екосистем не захоплених людською діяльністю майже не залишилося, хіба що в заповідниках;

     антропогенно-природні - лісові насадження, луки, ниви хоча й складаються, майже, виключно з природних компонентів, але створені і регулюються людьми;

Біогеоценоз - це сукупність на певному просторі земної поверхні однорідних природних явищ (атмосфери, ґрунту, кліматичних умов, рослинного, тваринного світу), поєднаних обміном речовин і енергії в єдиний природній комплекс.

Біотоп - однорідний за абіотичним факторами простір середовища, зайнятий біоценозом (тобто місце життя видів, організмів).

Біоценоз - це конкретна сукупність живих організмів на певному просторі суші або акваторії, що називається біотопом.

Часто екосистему ототожнюють з біогеоценозом. І.Дедю вважає, що категорії екосистема та біогеноценоз збігаються на рівні рослинної сукупності й принципово різняться лише вище і нижче цього рівня.

Стан водних басейнів України.

Забруднення навколишнього природного середовища нині досягло рівня, при якому спостерігається істотний його вплив на здоров'я населення, особливо дітей. Це загрожує вимиранням і біологічно-генетичною деградацією народу України.

За світовими нормами поверхневі водні ресурси України оцінюються як невеликі – близько 1 тис. мЗ/рік на одного жителя. Вони дуже нерівномірно розділені по території країни. До того ж у водні об'єкти промислові та сільськогосподарські виробництва скидають значну кількість неочищених і недостатньо очищених стічних вод та відходів.

Проблема екологічного стану є актуальною для всіх водних об'єктів України. Особливе місце посідає Дніпро – це близько 80% водних ресурсів країни. Він забезпечує водою 32 млн. населення та дві третини господарського потенціалу країни.

Основні джерела прісної води на території України – стоки річок Дніпра, Дністра, Південного Бугу, Сіверського Дінця, Дунаю з притоками, а також малих річок північного узбережжя Чорного та Азовського морів. Порушення норм якості води досягло рівнів, які ведуть до деградації водних екосистем, зниження продуктивності водойм. Значна частина населення України використовує для своїх життєвих потреб недоброякісну воду, що загрожує здоров'ю нації.

Сумарна величина стоків річок України без Дунаю в середній заводністю рік становить 87,1 млрд. куб. метрів. Безпосередньо на території держави формується відповідно 52,4 млрд. кубічних метрів води, решта надходить з суміжних територій. Водні ресурси Дунаю становлять у середньому 123 млрд. куб. метрів води на рік.

Забезпечення водою населення України в повному обсязі ускладнюється через незадовільну якість води водних об'єктів. Якість води більшості з них за станом хімічного і бактеріального забруднення класифікується як забруднена і брудна. Найгостріший екологічний стан спостерігається в басейнах річок Дніпра, Сіверського Дінця, річках Приазов'я, окремих притоках Дністра, Західного Бугу, де якість води класифікується як дуже брудна.

Якісний стан підземних вод внаслідок господарської діяльності також постійно погіршується. Це пов'язано з існуванням на території України близько 3 тисяч фільтруючих накопичувачів стічних вод, а також з широким використанням мінеральних добрив та пестицидів. Значну небезпеку в експлуатаційних свердловинах Західної України становить наявність фенолів, а у підземних водах Криму підвищення мінералізації та зростання вмісту важких металів.

Проблема екологічного стану водних об'єктів є актуальною для всіх водних басейнів України.

60 відсотків території бассейну Дніпра розорано, на 35 відсотках земля сильно еродована, на 80 відсотках – трансформовано первинний природний ландшафт, що привело до складної екологічної ситуації. Водосховища на Дніпрі стали акумуляторами забруднюючих речовин. Значної шкоди завдано північній частині басейну внаслідок катастрофи на Чорнобильській АЕС. В критичному стані перебувають малі річки басейну, значна частина яких втратила природну здатність до самоочищення.

Значної шкоди екосистемі Дніпра завдає забруднення біогенними речовинами внаслідок використання відсталих технологій сільськогосподарського виробництва, низької ефективності комунальних очисних споруд.

Не в кращому, а подекуди і в гіршому стані перебувають басейни інших річок України (Сіверського Дінця, Дністра, Західного Бугу, Південного Бугу, басейни річок Приазовської та Причорноморської низовин). До кола найбільш актуальних проблем, які потребують розв'язання, входять: надмірне антропогенне навантаження на водні об'єкти внаслідок екстенсивного способу ведення водного господарства; стала тенденція до значного забруднення водних об'єктів внаслідок неупорядкованого відведення стічних вод від населених пунктів, господарських об'єктів і сільськогосподарських угідь; широкомасштабне радіаційне забруднення басейнів багатьох річок внаслідок катастрофи на Чорнобильській АЕС; погіршення якості питної води внаслідок незадовільного екологічного стану джерел питного водопостачання; недосконалість економічного механізму водокористування і реалізації водоохоронних заходів; недостатня ефективність існуючої системи управління охороною та використанням водних ресурсів внаслідок недосконалості нормативно-правової бази і організаційної структури управління; відсутність автоматизованої постійно діючої системи моніторингу екологічного стану водних басейнів акваторії Чорного та Азовського морів, якості питної води і стічних вод у системах водопостачання і водовідведення населених пунктів і господарських об'єктів.

Забезпечення економіки України водними ресурсами у достатній кількості та прийнятної якості залишається важливим питанням і сьогодні. Нерівномірність територіального розподілу вод обумовлює штучне створення належних умов водозабезпечення підприємств і населення. Господарські потреби у водних ресурсах задовольняються також за рахунок транзитної води чи міжбасейнового перерозподілу води з інших регіонів. Велике значення для економіки України мають 7 великих магістральних каналів (Північно–Кримський, Головний Каховський, Дніпро – Донбас, Дніпро – Кривий Ріг, Дніпро – Інгулець, Дунай – Сасик, Сіверський Донець – Донбас) і 10 водогонів, що створені для водопостачання районів, бідних на водні ресурси, для задоволення потреб у питній і технічній воді, а також для зрошення.

Підземні води широко використовуються у народному господарстві України, причому потреба в них зростає в зв’язку з тим, що можливості розширення використання ресурсів поверхневих вод вже здебільшого вичерпані. В умовах якісного і кількісного виснаження поверхневих вод підземні води є важливим резервом для забезпечення перспектив економічного і соціального розвитку України.

В цілому в Україні прогнозні ресурси підземних вод розподілені по площі дуже нерівномірно.

Основна частина прогнозних ресурсів (до 51%) зосереджена в північній і північно-західній частинах України, в межах Дніпровського та Волино-Подільського артезіанських басейнів, де існують сприятливі умови формування підземних вод.

Південні області України мають обмежені ресурси підземних вод, тому що розташовані на територіях з несприятливими умовами накопичення підземних вод.

В Україні розвідано 356 родовища підземних вод, що становить близько 25% від суми прогнозних ресурсів. Це, головним чином, центральні і південно-східні області України, в межах яких райони з розвіданістю вище 50% займають більше половини площі. Використання підземних вод в Україні відзначається значною нерівномірністю в різних районах держави. Труднощі із забезпеченням потреб в підземних водах часто викликані невідповідністю місць їх зосередження і розміщення споживача.

Обсяг освоєння родовищ підземних вод в межах України невеликий. Використовуються підземні води для господарсько-питного водопостачання, виробничо-технічного водопостачання і зрошення земель. В північних і західних областях України багато міст використовують для водопостачання тільки підземні води.

Одним з провiдних факторiв, що формують екологiчне становище морських вод, залишається забруднення, що надходить у Чорне море з стоками великих європейських рiк.

У зв’язку з економiчним спадом в Україні забpуднення piчкового стоку значно зменшилося. Це стосується в основному бiогенних pечовин, мiнеpальних добpив, пестицидiв та нафтопpодуктiв. На морське середовище впливають береговi пiдриємства, якi скидають стiчнi води у море, про їх техногенне навантаження свiдчить кiлькiсть забруднюючих речовин.

Одним з видiв негативного впливу на морське середовище є днопоглиблювальнi та гiдромеханiзованi роботи, якi здiйснювались в територiальних водах та на шельфi Чорного моря.

Зменшення кiлькостi внесених у Чоpне моpе бiогенних pечовин спpиятливо вплинуло на стан всiєї екосистеми вiдкpитих частин моpя. В останнi pоки явища “цвiтiння” моpськоi води та “чеpвоних пpипливiв” у вiдкpитих зонах моpя не спостеpiгалося.

Скоpотився забіp моpської води на технологічні потpеби підпpиємств, зменшилися обсяги скидів пpомислових стоків в Азовське моpе. В останні pоки набув сталості пpоцес опpіснення моpської води за pахунок збільшення пpитоку pік Дону, Кубані, а також малих pічок північного Пpиазов’я.

У басейні Дніпра найрозвинутіша річкова сітка в межах зони мішаних лiciв. Всього в басейні Дніпра близько 32 тис. водотоків, серед яких 89 – ріки завдовжки 100 км i більше.

На території України Дніпро – основне джерело водних pecypciв i головна воднотранспортна магістраль. Спорудження Дніпровського каскаду ГЕС i водосховищ дало змогу використати енергетичні ресурси Дніпра та поліпшити водопостачання вcix галузей народного господарства у його басейні.

Існує також проблема пов’язана з ерозійними процесами, які охоплюють більше половини території басейну.

Водосховища Дніпра, акумулюючи забруднюючі речовини з території всього бассейну є своєрідним накопичувачем забруднень, що значно зменшує їх надходження в Дніпровсько-Бузький лиман та Чорне море.

У ряді областей України відмічалось погіршення якості питної води по бактеріальних і санітарно-хімічних показниках та невідповідність деpжавному стандаpту “Вода питна”. Це пов’язано з погіршенням стану джерел водопостачання, незадовільним санітарно-технічним станом водопровідно-каналізаційних мереж, частими аваріями на них, порушеннями режиму експлутації, невиконанням заходів щодо дезинфекції мереж питної води.

Відмічається зараженість поверхневих водоймищ України збудниками паразитарних захворювань, які є небезпечними для людей.

Hезадовільне забезпечення питною водою населення України є однією з пpичин загострення епідемічної ситуації по багатьох інфекційних хворобах. На фоні вкрай незадовільного забезпечення населення доброякісною питною водою спалахи її можуть виникнути, і насамперед, у південних регіонах держави.

Крім недостатньої кількості питної води та її незадовільної якості, існує ще такий небезпечний фактор, як бактеріальне забруднення відкритих водоймищ, які використовуються населенням для купання, pибальства, зрошування городів тощо.

Основними забруднювачами водних об'єктів, як і раніше, залишаються підприємства металургійної промисловості.

До основних забруднюючих речовин належать нафтопродукти, феноли, азот амонійний та нітритний, важкі метали тощо.

Для переважної більшості підприємств промисловості та комунального господарства скид забруднюючих речовин істотно перевищує встановлений рівень гранично допустимого скиду. Це призводить до забруднення водних об'єктів, порушення норм якості води.

Основними причинами забруднення поверхневих вод України є: скид неочищених та не досить очищених комунально-побутових і промислових стічних вод безпосередньо у водні об'єкти та через систему міської каналізації; надходження до водних об'єктів забруднюючих речовин у процесі поверхневого стоку води з забудованих територій та сільгоспугідь; ерозія грунтів на водозабірній площі.

Основною загрозою міжнародного характеру є забруднення річок транзитною водою. Прикладом цього є недавні забруднення транзитною водою українських ділянок річок Тиса та Сірет, куди потрапили важкі метали внаслідок низки аварій на золотодобувному підприємстві, розташованому в Румунії.

Для поліпшення екологічної ситуації в Україні необхідно навести елементарний порядок: не забруднювати водні джерела, грунти і повітря, різко зменшити водоспоживання, ліквідувати непродуктивні витрати води, перебудувати усе виробництво – промислове і сільськогосподарське – на базі екологічно безпечних технологій; зменшити площі під ріллю, збільшити площі лісів, заповідників, і, головне, змінити екологічну свідомість кожного громадянина нашої держави.

Життя екосистем

Життя екосистем біологи починають вивчати з нижчих за рівнем (окремих озер, боліт, річок, невеликих лісових масивів, полів тощо), що при використанні засобів, техніки, коштів виконати значно легше, ніж для мезо- чи мегаекосистем. Підсумовуючи результати досліджень невеликих екосистем, які входять до значніших за масштабами, екологи роблять узагальнення, визначають типи й особливості їхніх взаємозв'язків, поступово вишукують закономірності складу, розвитку й функціонування найбільшої екосистеми планети — біосфери.

Як правило, чітких, різких меж (кордонів) між екосистемами не існує, мають місце поступові переходи (наприклад, від лучних до лісових, від болотних до озерних, від середньогірських до високогірських).

Ці перехідні зони називають екотопами.

У межах кожної екосистеми діє більш-менш повний біологічний кругообіг речовин з участю продуцентів, консументів і ре-дуцентів.

Екосистеми можуть бути стійкими, з характерними особливостями протягом довгого періоду, й короткочасними (тимчасові водойми). Для кожної системи характерний певний видовий склад, чисельність організмів, біомаса, відповідність певних трофічних груп, інтенсивність процесів продукування й деструкції органічних речовин.

Останнім часом у зв'язку з освоєнням Космосу почали створювати штучні екосистеми (в космічних кораблях, спеціальних лабораторіях). Усьому світові став відомий дуже цікавий і складний експеримент — створення штучної екосистеми («мікробіосфери») американцями Дж. Алленом і М.Нельсоном у 1991р. в штаті Арізона («Арізонські мильні бульбашки»).

Кожна екосистема має два головних компоненти: автотрофний — організм, що утворює своє тіло з мінеральних речовин і енергії, й гетеротрофний, який живить свій організм готовими органічними речовинами чи істотами.

Найбільша зосередженість прісної води на Землі.

Велика кількість прісної води зосереджена в льодовій оболонці – близька 30 млн. км3, тобто у багато разів більше, ніж у річках та озерах, узятих разом.

Об'єм льоду настільки великий, що якби він розтанув, то рівень Світового океану підвищився б на 50 – 60 м.

Майже 16 млн.км2 площі Землі постійно вкриті снігом і льодом. Ця величезна площа дорівнює приблизно Південній Америці.

Льодовиком або глетчером, називається маса льоду, що повільно рухається по схилу поверхні землі під впливом сили ваги. Льодовики утворюються з снігу, який випадає в тих місцях, де сніг розтанути не встигає до кінця, тобто розташованих вище від снігової лінії. Висота снігової лінії над рівнем океану, залежить не тільки від температури повітря, а й від кількості опадів.

У полярних країнах сніг і лід вкривають сушу майже від рівня моря, а в низьких широтах, у тропіках, - тільки найвищі гори. Отже висота снігової лінії зростає над рівнем океану від полюсів до екватора.

Антарктида і Гренландія майже цілком вкриті важкою шапкою „вічного” льоду”.

Слово „вічний” не зовсім точне і тому взяте в лапки. В історії Землі був час, коли і в Антарктиді, і на Гренландії льоду не було і там росли листяні і хвойні ліси.

В наш час товщина льодового щита Антарктиди і Гренландії подекуди перевищує 2 тис. м.

Льодовики – продукт клімату, вони можуть бути тільки там, де є певне поєднання температури й опадів.

Майже вся маса льодовиків північних полярних країн зосереджена в найбільш вологій частині Арктики – між Баффіновою Землею і Землею Франца-Йосифа. На островах на схід від Північної Землі льодовиків майже немає, бо тут дуже мало опадів.

Зменшення опадів на Кавказі з заходу на схід підвищує снігову лінію від 2700 м в районі на захід від гори Маруха до 3600 і більше метрів у районі Шахдагського хребта та гори Базар-Дюзі.

Вологий морський клімат Нової Зеландії в поєднанні з низькою температурою на високих горах сприятливий для утворення великих льодовиків. Цікаво, що льодовики на островах Нової Зеландії спускаються в ліси з буків і деревоподібних папоротей (теплолюбних рослин).

Є на Землі й такі льодовики, які лежать у сусідстві з пустелями, наприклад, у Середній Азії. Це не дивно, бо на високих горах буває значно більше опадів, ніж у сусідній пустелі.

У житті рік та льодовиків багато спільних рис. І ті й інші виконують ту саму роль у великому кругообігу вологи на земній кулі. Якби ріки не повертали океанові надлишкову вологу, яка у вигляді опадів надходить з океану на сушу, материки були б давно затоплені. Якби не було льодовиків, що повільно стікають з гір, островів і Антарктичного материка, нагромадилися б величезної висоти колони із снігу та льоду. Але нічого подібного не відбудеться, бо існує сила ваги, яка примушує льодовики, як і воду, стікати в океани і моря.

Будова льодовиків. Вище снігової лінії сніг нагромаджується у тому разі, якщо рельєф місцевості має плоску, угнуту або мало опуклу форму. Збираючись товстим шаром, сніг у нижній своїй частині поступово перетворюється в лід. Нижні льодові кристалики сніжинок з’єднуються в щільні напівпрозорі зерна, що називаються фірном. Фірн під тиском розміщених вище шарів снігу ущільнюється і утворює спочатку білий фірновий, а потім глетчерний лід голубого кольору.

Завдяки пластичності лід стікає вниз по схилу гори або по дну долини нижче від снігової лінії. Частина льодовика, що перебуває вище цієї лінії, називається областю живлення, а нижня його частина – областю танення.

Живлення річок льодовиками. У низьких і помірних широтах льодовикові язики, стікаючи все нижче і нижче, починають танути, даючи початок струмкам і рікам. Повені рік з льодовиковим живленням припадають на найтеплішу пору року, коли льодовики тануть швидше. Типові ріки льодовикового живлення – Аму-Дар’я і Сир-Дар’я. У посушливих районах середньоазіатських країн вода цих рік – головне джерело зрошування полів цінних сільськогосподарських культур, таких, наприклад, як бавовник.

Рух льодовиків. За характером руху льодовики нагадують ріки. Так, наприклад, біля берегів льодовикової долини лід іде повільніше, ніж на середині. Чим більший похил долини, тим швидший рух льоду. У місцях, де долина розширяється, лід рухається повільніше, ніж у звуженнях.

Так само тече і вода в річці. Як і річки, льодовики вливаються з боків у головний льодовик, який звичайно займає долину між двома гірськими хребтами.

Швидкість руху льодовика набагато менша від швидкості руху води в річці. Вона різна в різних географічних умовах. Великі льодовики Кавказу і Альп просуваються із швидкістю від 10 до 150 м за рік. На Памірі ця швидкість доходить до 1500 м за рік, тобто щодоби близько 4 м. Найбільша швидкість льодовиків – 38 м за добу – спостерігається у льодовиків в Гренландії. Антарктичний льодовий щит сповзає з швидкістю 2 м за добу.

Наука, яка вивчає льодовики, називається гляціологією.

12