Ecosistemi, loro struttura e organizzazione. Leggi delle organizzazioni ecosistemiche – Ipermercato della conoscenza

Nonostante il fatto che l'ecosistema sia considerato un'unità elementare della biosfera, nella sua struttura l'ecosistema è un meccanismo estremamente complesso e multicomponente. Popolazioni di specie diverse formano sempre comunità complesse nella biosfera terrestre: le biocenosi. La biocenosi è un insieme di piante, animali, funghi e protozoi che abitano un'area di terra o uno specchio d'acqua e sono in determinate relazioni tra loro. Le biocenosi, insieme alle specifiche aree della superficie terrestre che occupano e dell'atmosfera circostante, sono chiamate ecosistemi. Possono essere di diverse scale: da una goccia d'acqua o un formicaio all'ecosistema di un'isola, un fiume, un continente e l'intera biosfera nel suo insieme. Pertanto, un ecosistema è un complesso interdipendente di componenti viventi e inerti interconnessi dal metabolismo e dall'energia. Il ruolo attivo di primo piano nei processi di interazione tra le componenti dell'ecosistema spetta agli esseri viventi, vale a dire biocenosi. I componenti della biocenosi sono strettamente correlati e interagiscono con la litosfera, l'atmosfera e l'idrosfera. Di conseguenza, sulla superficie della Terra si forma un altro elemento degli ecosistemi: il suolo (pedosfera).

Il concetto di sistema ecologico è gerarchico. Ciò significa che qualsiasi sistema ecologico di un certo livello comprende un numero di ecosistemi del livello precedente, di area più piccola, ed esso stesso, a sua volta, è parte integrante di un ecosistema più ampio. Come ecosistema elementare si può immaginare un dosso o una cavità in una palude, e un ecosistema più generale, che copre molti alassi e spazi inter-alas, è la corrispondente superficie boscosa di un terrazzo o di una pianura. Continuando questa serie verso l'alto, ci si può avvicinare al sistema ecologico della Terra - la biosfera, e spostandosi verso il basso - alla biogeocenosi, come unità biocorologica elementare (chora - spazio, gr.) della biosfera. Considerando l'importanza decisiva dei fattori zonali sullo sviluppo della materia vivente sulla Terra, è ragionevole immaginare una serie territoriale di ecosistemi subordinati:

elementare > locale > zonale > globale.

Tutti i gruppi di ecosistemi sono il prodotto dello sviluppo storico congiunto di specie che differiscono nella posizione sistematica; le specie si adattano così le une alle altre. La base principale per la formazione degli ecosistemi sono piante e batteri, produttori di materia organica (l'atmosfera). Nel corso dell'evoluzione, prima dell'insediamento di un certo spazio della biosfera da parte di piante e microrganismi, non si poteva parlare di insediamento con gli animali.

Le popolazioni di specie diverse negli ecosistemi si influenzano a vicenda secondo il principio del diretto e del feedback. In generale, l'esistenza di un ecosistema è regolata principalmente dalle forze che agiscono all'interno del sistema. L'autonomia e l'autoregolamentazione di un ecosistema determina la sua posizione speciale nella biosfera come unità elementare a livello di ecosistema.

Gli ecosistemi che collettivamente formano la biosfera del nostro pianeta sono interconnessi dal ciclo delle sostanze e dal flusso di energia. In questo ciclo, la vita sulla Terra agisce come una componente principale della biosfera. Lo scambio di sostanze tra ecosistemi collegati può avvenire in fase gassosa, liquida e solida, nonché sotto forma di materia vivente (migrazione animale).

Affinché gli ecosistemi funzionino a lungo e come un tutt'uno, devono avere la proprietà di legare e rilasciare energia e di circolare le sostanze. L’ecosistema deve anche disporre di meccanismi per resistere alle influenze esterne.

Esistono vari modelli di organizzazione dell’ecosistema.

• 1. Modello a blocchi dell'ecosistema. Ogni ecosistema è composto da 2 blocchi: biocenosi e biotopo. Biogeocenosi, secondo V.N. Sukachev, include blocchi e collegamenti. Questo concetto è generalmente applicato ai sistemi terrestri. Nelle biogeocenosi è obbligatoria la presenza di una comunità vegetale (prato, steppa, palude) come collegamento principale. Esistono ecosistemi senza collegamento con le piante. Ad esempio, quelli che si formano sulla base di resti organici in decomposizione e cadaveri di animali. Necessitano solo della presenza di zoocenosi e microbiocenosi.
• 2. Struttura delle specie degli ecosistemi. Si riferisce al numero di specie che formano un ecosistema e al rapporto tra il loro numero. La diversità delle specie ammonta a centinaia e decine di centinaia. Quanto più ricco è il biotopo dell'ecosistema, tanto più significativo è. Gli ecosistemi delle foreste tropicali sono i più ricchi di diversità di specie. La ricchezza delle specie dipende anche dall'età degli ecosistemi. Negli ecosistemi consolidati si distinguono solitamente una o 2 - 3 specie, chiaramente predominanti nel numero di individui. Le specie che prevalgono chiaramente in numero di individui sono dominanti (dal latino dom-inans - "dominante"). Anche negli ecosistemi si distinguono le specie: edificatori (dal latino aedifica-tor - "costruttore"). Queste sono le specie che formano l'ambiente (l'abete rosso in un bosco di abeti rossi, insieme alla dominanza, ha elevate proprietà edificatorie). La diversità delle specie è una proprietà importante degli ecosistemi. La diversità garantisce la duplicazione della sua sostenibilità. La struttura delle specie viene utilizzata per valutare le condizioni di crescita sulla base delle piante indicatrici (zona forestale - acetosella, indica le condizioni di umidità). Gli ecosistemi sono chiamati piante edificatori o dominanti e piante indicatrici.
• 3. Struttura trofica degli ecosistemi. Circuiti di potenza. Ogni ecosistema comprende diversi livelli trofici (alimentari). Il primo sono le piante. Il secondo sono gli animali. Questi ultimi sono microrganismi e funghi.

Dal punto di vista della struttura trofica, l’ecosistema può essere suddiviso in due livelli:

• 1) Lo strato autotrofico superiore, o “cintura verde”, comprendente piante o loro parti contenenti clorofilla, dove predominano la fissazione dell'energia luminosa, l'uso di composti inorganici semplici e l'accumulo di composti organici complessi.
• 2) Lo strato eterotrofo inferiore, o “cintura marrone” di suoli e sedimenti, sostanze in decomposizione, radici, ecc., in cui predomina l'uso, la trasformazione e la decomposizione di composti complessi.

È importante capire che gli organismi viventi nelle cinture “verde” e “marrone” saranno diversi. Il livello superiore sarà dominato da insetti e uccelli che si nutrono di foglie e, ad esempio, di germogli. Nello strato inferiore predomineranno microrganismi e batteri, che decomporranno la materia organica e inorganica. Ci sarà anche un numero significativo di animali di grandi dimensioni in questa cintura.

Se invece parliamo di trasferimento di nutrienti ed energia, è conveniente distinguere le seguenti componenti nella composizione dell'ecosistema:

• 1) Sostanze inorganiche (C, N, CO2, H2O, ecc.) incluse nei cicli.
• 2) Composti organici (proteine, carboidrati, lipidi, sostanze umiche, ecc.) che collegano la parte biotica e quella abiotica.
• 3) Aria, acqua e ambiente del substrato, comprese le condizioni climatiche e altri fattori fisici.
• 4) Produttori, organismi autotrofi, principalmente piante verdi, che possono produrre cibo a partire da sostanze inorganiche semplici
• 5) Macroconsumatori o fagotrofi: organismi eterotrofi, principalmente animali, che si nutrono di altri organismi o particelle di materia organica.
• 6) Microconsumatori, saprotrofi, distruttori o osmotrofi - organismi eterotrofi, principalmente batteri e funghi, che ottengono energia decomponendo i tessuti morti o assorbendo la materia organica disciolta, rilasciata spontaneamente o estratta dai saprofiti da piante e altri organismi. Come risultato dell'attività dei saprofiti, vengono rilasciati nutrienti inorganici adatti ai produttori; inoltre, i saprofiti forniscono cibo ai macroconsumatori e spesso secernono sostanze simili agli ormoni che inibiscono o stimolano il funzionamento di altri componenti biotici dell'ecosistema.

Una delle caratteristiche comuni di tutti gli ecosistemi, siano essi terrestri, d'acqua dolce, marini o artificiali (come quelli agricoli), è l'interazione delle componenti autotrofe ed eterotrofe. Gli organismi che partecipano a vari processi ciclistici sono parzialmente separati nello spazio; i processi autotrofi sono più attivi nello strato superiore (“cintura verde”), dove la luce solare è disponibile. I processi eterotrofi si verificano più intensamente nello strato inferiore (“cintura marrone”), dove la materia organica si accumula nel suolo e nei sedimenti. Inoltre, queste funzioni principali dei componenti dell'ecosistema sono parzialmente separate nel tempo, poiché è possibile un divario temporale significativo tra la produzione di materia organica da parte di organismi autotrofi e il suo consumo da parte di eterotrofi. Ad esempio, il processo principale nella chioma di un ecosistema forestale è la fotosintesi.

Biogeocenosi eterotrofa dell’ecosistema

In natura, qualsiasi specie, popolazione e persino individuo non vive isolata l'una dall'altra e dal proprio habitat, ma, al contrario, sperimenta numerose influenze reciproche. Comunità biotiche O biocenosi - comunità di organismi viventi interagenti, che costituiscono un sistema stabile collegato da numerose connessioni interne, con una struttura relativamente costante e un insieme di specie interdipendenti.

La biocenosi è caratterizzata da alcuni strutture: specie, spaziali e trofiche.

Le componenti organiche della biocenosi sono indissolubilmente legate a quelle inorganiche - suolo, umidità, atmosfera, formando insieme ad esse un ecosistema stabile - biogeocenosi .

Biogenocenosi– un sistema ecologico autoregolamentato formato da popolazioni di specie diverse che convivono e interagiscono tra loro e con la natura inanimata in condizioni ambientali relativamente omogenee.

Sistemi ecologici

Sistemi funzionali, comprese le comunità di organismi viventi di diverse specie e il loro habitat. Le connessioni tra i componenti dell'ecosistema sorgono principalmente sulla base delle relazioni alimentari e dei metodi per ottenere energia.

Ecosistema

Insieme di specie di piante, animali, funghi, microrganismi che interagiscono tra loro e con l'ambiente in modo tale che tale comunità possa sopravvivere e funzionare per un tempo indefinitamente lungo. Comunità biotica (biocenosi)è costituito da una comunità vegetale ( fitocenosi), animali ( zoocenosi), microrganismi ( microbiocenosi).

Tutti gli organismi della Terra e il loro habitat rappresentano anche un ecosistema di altissimo rango - biosfera , che possiede stabilità e altre proprietà dell'ecosistema.

L'esistenza di un ecosistema è possibile grazie al flusso costante di energia dall'esterno: tale fonte di energia è solitamente il sole, sebbene ciò non sia vero per tutti gli ecosistemi. La stabilità di un ecosistema è assicurata dalle connessioni dirette e di feedback tra i suoi componenti, dal ciclo interno delle sostanze e dalla partecipazione ai cicli globali.

La dottrina delle biogeocenosi sviluppato da V.N. Sukachev. Il termine " ecosistema"introdotto nell'uso dal geobotanico inglese A. Tansley nel 1935, il termine " biogeocenosi" - L'accademico V.N. Sukacev nel 1942 biogeocenosi È necessario avere una comunità vegetale (fitocenosi) come anello principale, garantendo la potenziale immortalità della biogeocenosi grazie all'energia generata dalle piante. Ecosistemi potrebbe non contenere fitocenosi.

Fitocenosi

Una comunità vegetale si è formata storicamente come risultato di una combinazione di piante interagenti in un'area omogenea di territorio.

È caratterizzato:

- una certa composizione delle specie,

- forme di vita,

- gradinate (fuori terra e sotterranee),

- abbondanza (frequenza di occorrenza delle specie),

- alloggio,

- aspetto (apparenza),

- vitalità,

- cambiamenti stagionali,

- sviluppo (cambiamento di comunità).

Classificazione (numero di piani)

Uno degli aspetti caratteristici di una comunità vegetale consiste, per così dire, nella sua suddivisione piano per piano sia nello spazio fuori terra che in quello sotterraneo.

Livelli fuori terra consente un migliore utilizzo della luce e dell'acqua sotterranea e dei minerali. In genere, in una foresta si possono distinguere fino a cinque livelli: il superiore (il primo) - alberi ad alto fusto, il secondo - alberi bassi, il terzo - arbusti, il quarto - erbe, il quinto - muschi.

Gradazione sotterranea - un'immagine speculare della superficie: le radici degli alberi vanno più in profondità, le parti sotterranee dei muschi si trovano vicino alla superficie del suolo.

Secondo il metodo per ottenere e utilizzare i nutrienti tutti gli organismi sono divisi in autotrofi ed eterotrofi. In natura esiste un ciclo continuo di nutrienti necessari alla vita. Le sostanze chimiche vengono estratte dagli autotrofi dall'ambiente e restituite ad esso attraverso gli eterotrofi. Questo processo assume forme molto complesse. Ogni specie utilizza solo una parte dell'energia contenuta nella materia organica, portandone la decomposizione ad un determinato stadio. Pertanto, nel processo di evoluzione, si sono sviluppati sistemi ecologici Catene E rete di alimentazione .

La maggior parte delle biogeocenosi hanno simili struttura trofica. Sono basati su piante verdi - produttori. Sono necessariamente presenti erbivori e carnivori: consumatori di materia organica - consumatori e distruttori di residui organici - decompositori.

Il numero degli individui nella catena alimentare diminuisce costantemente, il numero delle vittime è maggiore del numero dei loro consumatori, poiché in ogni anello della catena alimentare, ad ogni trasferimento di energia, l'80-90% di essa viene persa, dissipandosi in la forma del calore. Pertanto, il numero di anelli della catena è limitato (3-5).

Diversità delle specie della biocenosi rappresentato da tutti i gruppi di organismi: produttori, consumatori e decompositori.

Violazione di qualsiasi collegamento nella catena alimentare provoca l'interruzione della biocenosi nel suo insieme. Ad esempio, la deforestazione porta a un cambiamento nella composizione delle specie di insetti, uccelli e, di conseguenza, animali. In una zona priva di alberi si svilupperanno altre catene alimentari e si formerà una diversa biocenosi, che durerà diversi decenni.

Catena alimentare (trofica O cibo )

Specie interrelate che estraggono sequenzialmente materia organica ed energia dalla sostanza alimentare originaria; Inoltre, ogni anello precedente della catena è cibo per quello successivo.

Le catene alimentari in ciascuna area naturale con condizioni di esistenza più o meno omogenee sono composte da complessi di specie interconnesse che si nutrono le une delle altre e formano un sistema autosufficiente in cui avviene la circolazione di sostanze ed energia.

Componenti dell'ecosistema:

- Produttori - gli organismi autotrofi (soprattutto piante verdi) sono gli unici produttori di materia organica sulla Terra. La materia organica ricca di energia viene sintetizzata durante la fotosintesi da sostanze inorganiche povere di energia (H 2 0 e C0 2).

- Consumatori - erbivori e carnivori, consumatori di materia organica. I consumatori possono essere erbivori, quando si servono direttamente dei produttori, o carnivori, quando si nutrono di altri animali. Nella catena alimentare che più spesso possono avere numero di serie da I a IV.

- Decompositori - microrganismi eterotrofi (batteri) e funghi - distruttori di residui organici, distruttori. Sono anche chiamati gli inservienti della Terra.

Livello trofico (nutrizionale). - un insieme di organismi uniti da un tipo di nutrizione. Il concetto di livello trofico ci permette di comprendere la dinamica del flusso energetico in un ecosistema.

1. il primo livello trofico è sempre occupato dai produttori (piante),
2. secondo - consumatori di primo ordine (animali erbivori),
3. terzo - consumatori del secondo ordine - predatori che si nutrono di animali erbivori),
4. quarto: consumatori del terzo ordine (predatori secondari).

Si distinguono le seguenti tipologie: catene alimentari:

IN catena del pascolo (catene alimentari) la principale fonte di cibo sono le piante verdi. Ad esempio: erba -> insetti -> anfibi -> serpenti -> rapaci.

- detritico le catene (catene di decomposizione) iniziano con i detriti: biomassa morta. Ad esempio: lettiera -> lombrichi -> batteri. Un'altra caratteristica delle catene detritiche è che i prodotti vegetali in esse contenuti spesso non vengono consumati direttamente dagli animali erbivori, ma muoiono e vengono mineralizzati dai saprofiti. Le catene detritiche sono caratteristiche anche degli ecosistemi oceanici profondi, i cui abitanti si nutrono di organismi morti affondati dagli strati superiori dell'acqua.

Le relazioni tra le specie nei sistemi ecologici che si sono sviluppati durante il processo di evoluzione, in cui molti componenti si nutrono di oggetti diversi e servono essi stessi da cibo per vari membri dell'ecosistema. In termini semplici, una rete alimentare può essere rappresentata come sistema di catena alimentare intrecciata.

Sono attivi organismi di diverse catene alimentari che ricevono cibo attraverso un numero uguale di anelli di queste catene stesso livello trofico. Allo stesso tempo possono essere localizzate popolazioni diverse della stessa specie, incluse in catene alimentari diverse diversi livelli trofici. La relazione tra i diversi livelli trofici in un ecosistema può essere rappresentata graficamente come piramide ecologica.

Piramide ecologica

Un metodo per visualizzare graficamente la relazione tra i diversi livelli trofici in un ecosistema. Esistono tre tipi:

La piramide della popolazione riflette il numero di organismi a ciascun livello trofico;

La piramide della biomassa riflette la biomassa di ciascun livello trofico;

La piramide energetica mostra la quantità di energia che passa attraverso ciascun livello trofico in un determinato periodo di tempo.

Regola della piramide ecologica

Un modello che riflette una progressiva diminuzione della massa (energia, numero di individui) di ciascun anello successivo della catena alimentare.

Piramide dei numeri

Una piramide ecologica che mostra il numero di individui per ciascun livello nutrizionale. La piramide numerica non tiene conto delle dimensioni e della massa degli individui, dell'aspettativa di vita, del tasso metabolico, ma la tendenza principale è sempre visibile: una diminuzione del numero di individui da un collegamento all'altro. Ad esempio, in un ecosistema steppico il numero di individui è distribuito come segue: produttori - 150.000, consumatori erbivori - 20.000, consumatori carnivori - 9.000 individui/area. La biocenosi del prato è caratterizzata dal seguente numero di individui su una superficie di 4000 m2: produttori - 5.842.424, consumatori erbivori di primo ordine - 708.624, consumatori carnivori di secondo ordine - 35.490, consumatori carnivori di terzo ordine - 3 .

Piramide della biomassa

Lo schema secondo il quale la quantità di materia vegetale che funge da base della catena alimentare (produttori) è circa 10 volte maggiore della massa degli animali erbivori (consumatori di primo ordine), e la massa degli animali erbivori è 10 volte maggiore di quella dei carnivori (consumatori di secondo ordine), ovvero ogni livello alimentare successivo ha una massa 10 volte inferiore a quella precedente. In media, 1000 kg di piante producono 100 kg di corpo erbivoro. I predatori che mangiano gli erbivori possono costruire 10 kg della loro biomassa, i predatori secondari - 1 kg.

Piramide dell'energia

esprime uno schema secondo il quale il flusso di energia diminuisce gradualmente e si deprezza quando si passa da un anello all'altro della catena alimentare. Così, nella biocenosi del lago, le piante verdi - produttrici - creano una biomassa contenente 295,3 kJ/cm 2, i consumatori di primo ordine, consumando biomassa vegetale, creano la propria biomassa contenente 29,4 kJ/cm 2; I consumatori del secondo ordine, utilizzando i consumatori del primo ordine per il cibo, creano la propria biomassa contenente 5,46 kJ/cm2. La perdita di energia durante il passaggio dai consumatori del primo ordine ai consumatori del secondo ordine, se si tratta di animali a sangue caldo, aumenta. Ciò è spiegato dal fatto che questi animali spendono molte energie non solo per costruire la loro biomassa, ma anche per mantenere una temperatura corporea costante. Se confrontiamo l'allevamento di un vitello e di un pesce persico, la stessa quantità di energia alimentare spesa produrrà 7 kg di manzo e solo 1 kg di pesce, poiché il vitello mangia erba e il pesce persico predatore.

Pertanto, i primi due tipi di piramidi presentano una serie di svantaggi significativi:

La piramide della biomassa riflette lo stato dell'ecosistema al momento del campionamento e quindi mostra il rapporto di biomassa in un dato momento e non riflette la produttività di ciascun livello trofico (cioè la sua capacità di produrre biomassa in un certo periodo di tempo). Pertanto, nel caso in cui il numero dei produttori includa specie a crescita rapida, la piramide della biomassa potrebbe risultare invertita.

La piramide energetica permette di confrontare la produttività di diversi livelli trofici perché tiene conto del fattore tempo. Inoltre, tiene conto della differenza nel valore energetico delle varie sostanze (ad esempio, 1 g di grasso fornisce quasi il doppio dell'energia di 1 g di glucosio). Pertanto la piramide dell’energia si restringe sempre verso l’alto e non si inverte mai.

Plasticità ecologica

Il grado di resistenza degli organismi o delle loro comunità (biocenosi) all'influenza dei fattori ambientali. Le specie ecologicamente plastiche hanno una vasta gamma di norma di reazione , cioè sono ampiamente adattati a diversi habitat (pesce spinarello e anguilla, alcuni protozoi vivono sia in acque dolci che salate). Specie altamente specializzate possono esistere solo in un determinato ambiente: animali marini e alghe - in acqua salata, pesci di fiume e piante di loto, ninfee, lenticchie d'acqua vivono solo in acqua dolce.

Generalmente ecosistema (biogeocenosi) caratterizzato dai seguenti indicatori:

Diversità delle specie

Densità delle popolazioni delle specie,

Biomassa.

Biomassa

La quantità totale di materia organica di tutti gli individui di una biocenosi o specie con l'energia in essa contenuta. La biomassa è solitamente espressa in unità di massa in termini di sostanza secca per unità di area o volume. La biomassa può essere determinata separatamente per animali, piante o singole specie. Pertanto, la biomassa dei funghi nel suolo è 0,05-0,35 t/ha, alghe - 0,06-0,5, radici delle piante superiori - 3,0-5,0, lombrichi - 0,2-0,5, animali vertebrati - 0,001-0,015 t/ha.

Nelle biogeocenosi ci sono produttività biologica primaria e secondaria :

ü Produttività biologica primaria delle biocenosi- la produttività totale totale della fotosintesi, che è il risultato dell'attività degli autotrofi - piante verdi, ad esempio una pineta di 20-30 anni produce 37,8 t/ha di biomassa all'anno.

ü Produttività biologica secondaria delle biocenosi- la produttività totale totale degli organismi eterotrofi (consumatori), che si forma attraverso l'utilizzo di sostanze ed energia accumulate dai produttori.

Popolazioni. Struttura e dinamica dei numeri.

Ogni specie sulla Terra occupa uno specifico allineare, poiché può esistere solo in determinate condizioni ambientali. Tuttavia, le condizioni di vita all'interno dell'area di una specie possono differire in modo significativo, il che porta alla disintegrazione della specie in gruppi elementari di individui: popolazioni.

Popolazione

Un insieme di individui della stessa specie, che occupano un territorio separato all'interno dell'areale della specie (con condizioni di vita relativamente omogenee), che si incrociano liberamente tra loro (avendo un pool genetico comune) e isolati da altre popolazioni di questa specie, aventi tutti le condizioni necessarie per mantenere la loro stabilità per lungo tempo in condizioni ambientali mutevoli. Il più importante caratteristiche popolazione sono la sua struttura (età, composizione sessuale) e la dinamica della popolazione.

Sotto la struttura demografica le popolazioni ne comprendono la composizione per sesso ed età.

Struttura spaziale Le popolazioni sono le caratteristiche della distribuzione degli individui in una popolazione nello spazio.

Struttura dell'età La popolazione è associata al rapporto tra individui di età diverse nella popolazione. Gli individui della stessa età sono raggruppati in coorti – gruppi di età.

IN struttura per età delle popolazioni vegetali allocare periodi successivi:

Latente: stato del seme;

Pregenerativo (comprende gli stati di piantina, pianta giovanile, pianta immatura e verginale);

Generativo (di solito diviso in tre sottoperiodi: individui generativi giovani, maturi e anziani);

Postgenerativo (comprende gli stati delle piante subsenili, senili e la fase morente).

L'appartenenza a un determinato stato di età è determinata da età biologica- il grado di espressione di alcune caratteristiche morfologiche (ad esempio, il grado di dissezione di una foglia complessa) e fisiologiche (ad esempio, la capacità di produrre prole).

Nelle popolazioni animali è anche possibile distinguerne diverse fasi di età. Ad esempio, gli insetti che si sviluppano con metamorfosi completa attraversano le fasi:

larve,

bambole,

Imago (insetto adulto).

La natura della struttura per età della popolazionedipende dal tipo di curva di sopravvivenza caratteristica di una data popolazione.

Curva di sopravvivenzariflette il tasso di mortalità nelle diverse fasce di età ed è una linea decrescente:

1. Se il tasso di mortalità non dipende dall'età degli individui, la morte degli individui avviene in modo uniforme in una determinata tipologia, il tasso di mortalità rimane costante per tutta la vita ( tipo I ). Una tale curva di sopravvivenza è caratteristica delle specie il cui sviluppo avviene senza metamorfosi con sufficiente stabilità della prole nata. Questo tipo viene solitamente chiamato tipo di idra- è caratterizzato da una curva di sopravvivenza che si avvicina ad una retta.
2. Nelle specie per le quali il ruolo dei fattori esterni nella mortalità è piccolo, la curva di sopravvivenza è caratterizzata da una leggera diminuzione fino a una certa età, dopo la quale si verifica un forte calo dovuto alla mortalità naturale (fisiologica) ( tipo II ). La natura della curva di sopravvivenza vicina a questo tipo è caratteristica degli esseri umani (sebbene la curva di sopravvivenza umana sia leggermente più piatta e si collochi tra i tipi I e II). Questo tipo è chiamato Tipo Drosophila: Questo è ciò che dimostrano i moscerini della frutta in condizioni di laboratorio (non mangiati dai predatori).
3. Molte specie sono caratterizzate da un'elevata mortalità nelle prime fasi dell'ontogenesi. In tali specie la curva di sopravvivenza è caratterizzata da un forte calo nelle età più giovani. Gli individui che sopravvivono all’età “critica” mostrano una bassa mortalità e vivono fino a età più avanzata. Il tipo viene chiamato tipo di ostrica (tipo III ).

Struttura sessuale popolazioni

Il rapporto tra i sessi ha un impatto diretto sulla riproduzione e sulla sostenibilità della popolazione.

Esistono rapporti tra i sessi primari, secondari e terziari nella popolazione:

- Rapporto tra i sessi primario determinato da meccanismi genetici: l'uniformità della divergenza dei cromosomi sessuali. Ad esempio, negli esseri umani, i cromosomi XY determinano lo sviluppo del sesso maschile, mentre i cromosomi XX determinano lo sviluppo del sesso femminile. In questo caso il rapporto tra i sessi primari è 1:1, cioè ugualmente probabile.

- Rapporto tra i sessi secondario è il rapporto tra i sessi al momento della nascita (tra i neonati). Può differire in modo significativo da quello primario per una serie di ragioni: la selettività degli ovociti verso gli spermatozoi portatori del cromosoma X o Y, la diversa capacità di tali spermatozoi di fecondare e vari fattori esterni. Ad esempio, gli zoologi hanno descritto l'effetto della temperatura sul rapporto tra i sessi secondari nei rettili. Un modello simile è tipico per alcuni insetti. Pertanto, nelle formiche, la fecondazione è assicurata a temperature superiori a 20 ° C e a temperature più basse vengono deposte uova non fecondate. Da questi ultimi nascono maschi e da quelli fecondati prevalentemente femmine.

- Rapporto tra i sessi terziario - rapporto tra i sessi tra gli animali adulti.

Struttura spaziale popolazioni riflette la natura della distribuzione degli individui nello spazio.

Evidenziare tre principali tipologie di distribuzione degli individui nello spazio:

- uniforme O uniforme(gli individui sono distribuiti uniformemente nello spazio, a uguale distanza gli uni dagli altri); è raro in natura ed è spesso causato da una competizione intraspecifica acuta (ad esempio nei pesci predatori);

- congregazionale O mosaico(“avvistato”, gli individui sono localizzati in gruppi isolati); avviene molto più spesso. È associato alle caratteristiche del microambiente o del comportamento degli animali;

- casuale O diffondere(gli individui sono distribuiti casualmente nello spazio) - può essere osservato solo in un ambiente omogeneo e solo in specie che non mostrano alcuna tendenza a formare gruppi (ad esempio uno scarabeo nella farina).

Dimensione della popolazione indicato con la lettera N. Esprime il rapporto tra l'aumento di N e l'unità di tempo dN / dtvelocità istantaneacambiamenti nella dimensione della popolazione, cioè cambiamenti nel numero al tempo t.Crescita demograficadipende da due fattori: fertilità e mortalità in assenza di emigrazione e immigrazione (tale popolazione è chiamata isolata). La differenza tra il tasso di natalità b e il tasso di mortalità d ètasso di crescita della popolazione isolata:

Stabilità della popolazione

Questa è la sua capacità di essere in uno stato di equilibrio dinamico (cioè mobile, mutevole) con l’ambiente: le condizioni ambientali cambiano, e cambia anche la popolazione. Una delle condizioni più importanti per la sostenibilità è la diversità interna. In relazione a una popolazione, questi sono meccanismi per mantenere una certa densità di popolazione.

Evidenziare tre tipi di dipendenza della dimensione della popolazione dalla sua densità .

Primo tipo (I) - il più comune, caratterizzato da una diminuzione della crescita della popolazione con un aumento della sua densità, assicurato da vari meccanismi. Ad esempio, molte specie di uccelli sono caratterizzate da una diminuzione della fertilità (fertilità) con l'aumento della densità di popolazione; aumento della mortalità, diminuzione della resistenza degli organismi con maggiore densità di popolazione; cambiamento dell’età alla pubertà in base alla densità di popolazione.

Terzo tipo ( III ) è caratteristico delle popolazioni in cui si nota un "effetto di gruppo", cioè una certa densità di popolazione ottimale contribuisce a una migliore sopravvivenza, sviluppo e attività vitale di tutti gli individui, che è inerente alla maggior parte degli animali di gruppo e sociali. Ad esempio, per rinnovare le popolazioni di animali eterosessuali, è necessaria come minimo una densità che fornisca una probabilità sufficiente di incontrare un maschio e una femmina.

Incarichi tematici

A1. Si formò la biogeocenosi

1) piante e animali

2) animali e batteri

3) piante, animali, batteri

4) territorio e organismi

A2. I consumatori di materia organica nella biogeocenosi forestale lo sono

1) abete rosso e betulla

2) funghi e vermi

3) lepri e scoiattoli

4) batteri e virus

A3. I produttori del lago lo sono

2) girini

A4. Colpisce il processo di autoregolamentazione nella biogeocenosi

1) rapporto tra i sessi in popolazioni di specie diverse

2) il numero di mutazioni che si verificano nelle popolazioni

3) rapporto predatore-preda

4) competizione intraspecifica

A5. Una delle condizioni per la sostenibilità di un ecosistema può essere

1) la sua capacità di cambiare

2) varietà di specie

3) fluttuazioni nel numero di specie

4) stabilità del pool genetico nelle popolazioni

A6. I decompositori includono

2) licheni

4) felci

A7. Se la massa totale ricevuta da un consumatore di 2° ordine è 10 kg, qual è stata la massa totale dei produttori che sono diventati la fonte di cibo per questo consumatore?

A8. Indicare la catena alimentare detritica

1) mosca – ragno – passero – batteri

2) trifoglio – falco – calabrone – topo

3) segale – cincia – gatto – batteri

4) zanzara – passero – falco – vermi

A9. La fonte iniziale di energia in una biocenosi è l'energia

1) composti organici

2) composti inorganici

4) chemiosintesi

1) lepri

2) api

3) tordi campestri

4) lupi

A11. In un ecosistema puoi trovare querce e

1) gopher

3) allodola

4) fiordaliso blu

A12. Le reti elettriche sono:

1) connessioni tra genitori e figli

2) connessioni familiari (genetiche).

3) metabolismo nelle cellule del corpo

4) modalità di trasferimento di sostanze ed energia nell'ecosistema

A13. La piramide ecologica dei numeri riflette:

1) il rapporto tra biomassa a ciascun livello trofico

2) il rapporto tra le masse di un singolo organismo a diversi livelli trofici

3) struttura della catena alimentare

4) diversità di specie a diversi livelli trofici

Ecosistema (biogeocenosi)- un insieme di diversi organismi e componenti non viventi dell'ambiente, strettamente interconnessi da flussi di materia ed energia.

Principale oggetto di ricerca con un approccio ecosistemico in ecologia, i processi di trasformazione della materia e dell'energia tra biotopo e biocenosi diventano processi, cioè il ciclo biogeochimico emergente delle sostanze nell'ecosistema nel suo insieme.

Gli ecosistemi includono comunità biotiche di qualsiasi scala con il loro habitat (ad esempio, da una pozzanghera all'oceano mondiale, da un ceppo marcio a una vasta foresta della taiga).

A questo proposito si distinguono i livelli dell'ecosistema

Livelli di ecosistema:

1. microecosistemi(ceppo marcio con insetti, microrganismi e funghi che vivono al suo interno; vaso di fiori);

2. mesoecosistemi(stagno, lago, steppa, ecc.);

3. macroecosistemi(continente, oceano);

4. ecosistema globale(biosfera della Terra).

Un ecosistema è un sistema integrale che comprende componenti biotiche e abiotiche. Interagiscono tra loro. Tutti gli ecosistemi sono sistemi aperti e funzionano consumando energia solare.

I componenti abiotici includono sostanze inorganiche incluse in cicli, composti organici che collegano le parti biotiche e abiotiche: aria, acqua, ambiente substrato.

Le componenti biotiche di un ecosistema hanno una struttura specifica, spaziale e trofica.

La struttura spaziale dell'ecosistema si manifesta in livelli: i processi autotrofi sono più attivi nel livello superiore - la "cintura verde", dove è disponibile la luce solare. I processi eterotrofi sono più intensi per il livello inferiore. - "cintura marrone". Qui la materia organica si accumula nei suoli e nei sedimenti.

La struttura trofica dell'ecosistema è rappresentata dai produttori - produttori di materia organica e consumatori - consumatori di materia organica, nonché decompositori - che distruggono i composti organici in quelli inorganici. Un ecosistema può garantire la circolazione della materia solo se comprende le quattro componenti necessarie a ciò: riserve di nutrienti, produttori, consumatori e decompositori. I produttori sono autotrofi, i consumatori sono eterotrofi. Gli eterotrofi si dividono in fagotrofi (si nutrono di altri organismi) e saprofiti, distruttori (batteri e funghi che decompongono i tessuti morti).

In qualsiasi ecosistema, l'interazione dei componenti autotrofi ed eterotrofi avviene nel processo di circolazione delle sostanze. Fino al 90% della materia e dell'energia viene persa in ogni fase della catena trofica, solo il 10% passa al consumatore successivo (regola del 10%). Il tasso di creazione della materia organica negli ecosistemi - prodotti biologici - dipende dall'energia del sole. La produzione biologica degli ecosistemi è la velocità con cui viene creata la biomassa in essi. La produzione vegetale è primaria, la produzione animale è secondaria. In ogni biocenosi, la produzione di ciascun livello trofico è 10 volte inferiore a quella precedente. La biomassa delle piante è maggiore della biomassa degli erbivori, la massa dei predatori è 10 volte inferiore alla massa degli erbivori (la regola della piramide della produzione biologica). Negli oceani, le alghe unicellulari si dividono più velocemente e producono una produzione elevata. Ma il loro numero totale cambia poco, perché i filtratori li mangiano a un ritmo inferiore. Le alghe hanno a malapena il tempo di riprodursi per sopravvivere. Pesci, cefalopodi e grandi crostacei crescono e si riproducono più lentamente, ma vengono mangiati dai nemici ancora più lentamente, quindi la loro biomassa si accumula. Se pesassi tutte le alghe e tutti gli animali dell’oceano, questi ultimi prevarrebbero. La piramide della biomassa nell'oceano risulta essere capovolta. Negli ecosistemi terrestri, il tasso di consumo della crescita delle piante è inferiore e la piramide della biomassa assomiglia alla piramide della produzione. Gli ecosistemi meno produttivi sono i deserti caldi e freddi e le parti centrali degli oceani. La produzione media è fornita da foreste temperate, prati e steppe. L’aumento più elevato della massa vegetale si registra nelle foreste tropicali e nelle barriere coralline dell’oceano.

1. Relazioni ecosistemiche

Le interazioni ecologiche delle popolazioni e dei singoli organismi in un ecosistema sono di natura materiale-energetica e informativa. Si tratta innanzitutto di interazioni trofiche (alimentari), che assumono diverse forme: erbivoro - fitofagico; carnivoro – zoofagia, il consumo di altri animali da parte di alcuni animali, inclusa la predazione.

Le popolazioni di erbivori, predatori e onnivori sono consumatori di materia organica - consumatori, che possono essere primari, secondari, terziari. Le piante sono produttrici.

Alcune delle connessioni ecologiche più studiate riguardano le popolazioni di predatori e prede. Predazione- Questo è un modo per procurarsi cibo e nutrire gli animali. Il valore dei predatori per la popolazione delle prede è positivo, perché I predatori sterminano principalmente individui malati e deboli. Ciò contribuisce alla conservazione della diversità delle specie, perché regola il numero di popolazioni a bassi livelli trofici.

Simbiosi (mutualismo). Quasi tutti i tipi di alberi coesistono con i microfunghi. Il micelio fungino intreccia sottili sezioni di radici e penetra nello spazio intercellulare. Una massa dei migliori fili di funghi svolge la funzione di peli radicali, aspirando una soluzione nutritiva del terreno.

Concorrenza - un altro tipo di relazione. I modelli delle relazioni competitive sono chiamati principio di esclusione competitiva: due specie non possono esistere in modo sostenibile in uno spazio limitato se la crescita della popolazione è limitata da una risorsa vitale.

Se le specie che vivono insieme sono collegate solo attraverso una catena di altre specie e non interagiscono vivendo nella stessa comunità, la loro relazione è chiamata neutrale. Cince e topi nella stessa foresta sono specie neutrali.

protocooperazione(Comune)

Commensalismo(uno beneficia)

Amensalismo(una specie inibisce la crescita di un’altra)

1. L’energia fluisce in un ecosistema

Gli ecosistemi naturali sono sistemi aperti : devono ricevere e cedere sostanze ed energia.

All’interno degli ecosistemi vi è una circolazione continua di materia ed energia. Le fasi di questo ciclo sono fornite da vari gruppi di organismi che svolgono diverse funzioni:

1. Produttori(dal latino producentis - produrre, creare) organismi che formano sostanze organiche da sostanze inorganiche. Innanzitutto si tratta di piante che creano glucosio dall'acqua e dall'anidride carbonica attraverso il processo di fotosintesi, utilizzando l'energia del sole.

a) nell'oceano e altri corpi idrici, i produttori sono alghe microscopiche

fitoplancton, così come grandi alghe.

b) a terra– si tratta di grandi piante superiori (alberi, arbusti, erbe aromatiche).

2. Consumatori(dal latino consumare - consumare) - organismi che vivono di materia organica creata dai produttori. I consumatori includono tutti gli animali che mangiano le piante e tra loro.

a) consumatori di primo ordine: fitofagi(erbivori - ungulati, roditori, alcuni insetti);

B ) consumatori di secondo ordine– carnivori (uccelli e mammiferi insettivori, anfibi, pesci);

c) consumatori di terzo ordine– grandi predatori (pesci predatori, uccelli, mammiferi).

3. Decompositori(dal latino reducentis - ritornare, restaurare) - organismi che ricevono energia decomponendo la materia organica morta ( detriti ), mentre i decompositori rilasciano elementi inorganici per nutrire i produttori. Questi includono batteri e funghi.

Come risultato dell'interazione di questi gruppi di organismi, nell'ecosistema avviene la circolazione di materia ed energia

Il primo, principio fondamentale del funzionamento degli ecosistemi: l'ottenimento delle risorse e l'eliminazione dei rifiuti avvengono all'interno del ciclo di tutti gli elementi, pertanto la caratteristica principale di un ecosistema naturale è che il ciclo delle sostanze avviene al suo interno. La ragione principale dell'instabilità dell'ecosistema è lo squilibrio del ciclo delle sostanze.

Il secondo principio fondamentale del funzionamento dell’ecosistema: esistenza grazie all'energia solare non inquinante e quasi eterna, la cui quantità è costante e abbondante.

Funzioni dell'ecosistema Sono:

Sintesi della materia organica;

Distruzione della materia organica;

Ciclo delle sostanze;

Il flusso di energia per la vita degli organismi.

Ogni ecosistema comprende gruppi di organismi di specie diverse, distinti per il modo in cui si alimentano:

Autotrofi (produttori);

Eterotrofi (consumatori, detritivori, decompositori).

3.2.4. Produttività biologica degli ecosistemi

Si formano tutti i componenti viventi dell'ecosistema: produttori, consumatori e decompositori biomassa("peso vivo"). La biomassa è la materia organica presente in un ecosistema in un dato momento. La biomassa è espressa in unità di massa per unità di superficie, ad esempio [ ton/ha, g/mq].

Si chiama aumento della biomassa per unità di tempo produttività dell’ecosistema. La produttività è espressa in unità di massa per unità di area per unità di tempo, ad esempio [ ton/ha/anno, g/mq/mese].

A causa del fatto che la materia organica viene creata a diversi livelli trofici, si distinguono anche i livelli di produzione ai quali viene creata. primario E prodotti secondari.

Viene chiamata la massa organica creata dai produttori nel processo di foto e chemiosintesi per unità di tempo prodotti primari, e l'aumento per unità di tempo della biomassa creata dai consumatori è prodotti secondari.

Anche la produzione primaria è divisa in due livelli: produzione lorda e netta.

Produzione primaria lorda- la biomassa totale creata dalle piante (produttori) nel processo di fissazione dell'energia radiante del Sole (fotosintesi). In questo caso, l'energia del Sole viene convertita nell'energia chimica dei legami delle sostanze organiche.

6CO 2 + 12H 2 O + energia solare → C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O

L'efficienza di assorbimento dell'energia solare da parte delle piante (efficienza della fotosintesi) è dello 0,1-5%.

Alcune delle sostanze organiche formate vengono ossidate, liberando energia. Questa energia (la cosiddetta “spesa respiratoria”) viene spesa per mantenere la vita delle piante (estraendo acqua e sali dal terreno). Le piante spendono dal 40 al 70% della loro produzione lorda nella “respirazione”.

Viene chiamata quella parte della produzione lorda che rimane dopo la spesa per la "respirazione". produzione primaria pura. La produzione primaria netta ("raccolto" di un ecosistema - crescita di piante, frutti, semi) serve come cibo per consumatori e decompositori o si accumula nella biosfera.

Viene chiamata la quantità di energia convertita in biomassa di tutti i consumatori prodotti secondari dell’ecosistema.

Negli ecosistemi stabili, la biomassa rimane costante, il che significa che tutta la produzione viene consumata nelle catene alimentari. Se il tasso di consumo di biomassa da parte dei consumatori è inferiore al tasso di crescita delle piante, si verifica un graduale accumulo di materia organica morta (formazione di torba nelle paludi, formazione di rifiuti forestali).

Le foreste tropicali hanno la più alta produttività di biomassa, mentre i deserti e le tundre quella più bassa.

Poiché per nutrire i consumatori viene utilizzata solo la pura produzione primaria, è consigliabile aumentare la sua quota nella produzione lorda, riducendo cioè i “costi respiratori”. A questo scopo è necessario compiere ulteriori sforzi (energia) durante la coltivazione delle piante (allentamento, irrigazione, diserbo). Viene chiamato il contributo energetico aggiuntivo sussidio energetico, e si chiama agricoltura con sussidi energetici intenso, O industriale. L’agricoltura intensiva è molto costosa perché utilizza enormi quantità di energia, rendendo non redditizi alti livelli di produzione. Questo modello si chiama “la legge della riduzione dell’efficienza energetica” C. Turgot.

3.2.5. Trasferimento di energia negli ecosistemi

L'energia è necessaria per il funzionamento degli organismi: crescita, sviluppo, riproduzione.

La principale fonte di energia per tutti gli ecosistemi della Terra è il Sole. Secondo con la prima legge della termodinamica piante verdi ( autotrofi) in corso fotosintesi convertono l'energia della luce solare in energia chimica contenuta nelle molecole delle sostanze organiche che sintetizzano.

Fotosintesiè il processo di formazione (sintesi) di composti organici da sostanze inorganiche, utilizzando l'energia luminosa. Durante la fotosintesi, utilizzando l'energia del Sole, il carbonio viene incluso nei composti organici che costituiscono la base degli organismi viventi e l'ossigeno viene rilasciato e garantisce l'arricchimento dell'atmosfera terrestre.

6CO 2 + 12H 2 O + energia → C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O

Per effettuare la fotosintesi, le piante hanno bisogno clorofilla- una sostanza verde che assorbe la luce solare. La clorofilla è contenuta nelle membrane interne dei cloroplasti, sezioni speciali della cellula vegetale.

La fotosintesi avviene in due fasi: luce e buio. Nella fase luminosa della fotosintesi, l'energia della radiazione solare viene utilizzata dai cloroplasti per la sintesi di ATP (acido adenosina trifosforico), una sostanza particolarmente ricca di energia, utilizzata dalla cellula per tutti i successivi processi vitali. La fase luminosa avviene solo in presenza di luce e la fotolisi dell'acqua avviene con la formazione di ossigeno molecolare, elettroni e protoni secondo l'equazione:

2H2O→4H + +O2 +4 e

Nella fase oscura, il glucosio si forma da anidride carbonica e idrogeno con la partecipazione di enzimi:

6СО 2 +24Н + С 6 Н 12 О 6 +6Н 2 О

I carboidrati prodotti durante la fotosintesi vengono utilizzati come materiale di partenza per la successiva sintesi di altri composti organici.

Organismi eterotrofi rompere i legami chimici nelle molecole complesse delle sostanze alimentari, ottenendo energia e sostanze semplici, e costruire le loro strutture. La reazione di ossidazione del cibo con l'ossigeno inalato avviene secondo la reazione inversa della fotosintesi:

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 12H 2 O + (energia)

Oltre agli autotrofi, la materia organica in natura può essere sintetizzata chemiotrofi (chemioautotrofi)– batteri che utilizzano non la luce, ma l’energia chimica, che ottengono attraverso l’ossidazione di composti inorganici (zolfo, idrogeno, ammoniaca, azoto, ferro, ecc.). Solo i batteri chemiosintetici (nitrofia, idrogeno, batteri del ferro, ecc.) sono capaci di chemiosintesi.

Ad esempio, i batteri nitrificanti ossidano l'ammoniaca in acido nitrico secondo l'equazione:

3NH 3 +3O 2 →2HNO 2 +2H 2 O+energia.

L'energia rilasciata durante le reazioni viene immagazzinata dai batteri sotto forma di molecole di ATP e utilizzata per la sintesi di composti organici.

Tra i batteri chemiotrofi ce ne sono molti anaerobi, che non necessitano del contatto con l'atmosfera, e nemmeno anaerobi obbligati morire in un'atmosfera di ossigeno.

I batteri chemiosintetici svolgono un ruolo importante nella biosfera. Partecipano al trattamento delle acque reflue e contribuiscono all'accumulo di minerali nel suolo, che aumentano la fertilità del suolo.

Quando l'energia viene trasferita da un livello trofico ad un altro, le trasformazioni energetiche vanno in una direzione (l'energia diminuisce), quindi possiamo parlare di flusso di energia. I flussi energetici obbediscono Seconda legge della termodinamica secondo cui nei sistemi chiusi l’energia tende ad essere distribuita uniformemente, cioè il sistema tende ad uno stato di massimo entropia(disturbo). Tuttavia, i corpi viventi, gli ecosistemi e la biosfera nel suo complesso sono in grado di creare e mantenere uno stato con un elevato grado di ordine interno, vale a dire Stati a bassa entropia. “Il mezzo con cui un organismo si mantiene costantemente ad un livello di ordine sufficientemente elevato (ad un basso livello di entropia) è quello di estrarre continuamente ordine dal suo ambiente” ( E. Schrödinger). In altre parole, un organismo vivente, per il quale lo stato di massima entropia significa morte, estrae “entropia negativa” dall’ambiente, distruggendolo.

L'entropia inferiore rispetto all'ambiente è la proprietà termodinamica più importante dei sistemi viventi, che li distingue dagli oggetti inanimati che sono in equilibrio con l'ambiente.

Secondo la seconda legge della termodinamica, quando l'energia si muove attraverso la catena alimentare, in ogni fase una parte di essa viene persa e ogni nuova fase della catena riceve in media il 10% dell'energia della precedente. Questo modello si chiama “Regola del 10%” di R. Lindeman. Di conseguenza, dopo un certo numero di fasi, tutta l'energia viene irrimediabilmente dissipata nello spazio, il che limita il numero di anelli della catena alimentare a 4 - 6.

3.2.6. Sostenibilità dell’ecosistema

Viene chiamato lo stato stabile degli ecosistemi, caratterizzato da un equilibrio dinamico tra fertilità e mortalità, consumo e dispendio di materia ed energia omeostasi.

Nella letteratura educativa, per spiegare il meccanismo di mantenimento dell'omeostasi in un ecosistema quando esposto a fattori negativi, viene spesso fornita un'illustrazione dell'omeostasi della comunità “lupo-cervo”. Quindi, se il numero di cervi nel sistema cervo-lupo aumenta, a causa di ciò il lupo può aumentare il suo numero, impedendo al cervo di moltiplicarsi troppo rapidamente e distruggendo troppe piante produttrici. Ma poiché qualsiasi ecosistema fa parte della gerarchia (subordinazione) degli ecosistemi, è costantemente esposto a influenze esterne che tendono a sbilanciarlo. Se questa influenza non è troppo forte, nel corso della duplicazione ecologica i collegamenti interrotti vengono sostituiti da altri e il processo di trasferimento di materia ed energia continua. (Siccità - diminuzione della produttività delle piante - diminuzione del numero e deterioramento delle condizioni dei cervi - quindi i lupi passano a nutrirsi di un altro tipo di animale. Se ciò è impossibile, verrà preso il posto del lupo, ad esempio, da un orso più onnivoro). Quegli individui per i quali gli ostacoli si sono rivelati insormontabili moriranno, mentre quelli più persistenti si adatteranno e trasmetteranno informazioni ereditarie ai loro discendenti. Le interferenze contribuiscono all'evoluzione dell'ecosistema verso il suo miglioramento. Il processo descritto riflette l'azione legge dell’equilibrio dinamico interno, secondo cui la materia, l'energia, l'informazione e la qualità dei singoli sistemi naturali e delle loro gerarchie sono così connesse che qualsiasi cambiamento in uno di questi indicatori provoca un cambiamento in tutti gli altri indicatori. Secondo Principio di Le Chatelier-Brown, questi cambiamenti avvengono nella direzione in cui l’effetto dell’influenza esterna è indebolito, cioè verso la sostenibilità. In questo modo, l’ecosistema resiste agli impatti che ne interrompono la stabilità.

Più il sistema è affidabile e stabile, più specie diverse vi vivono (large biodiversità) e pertanto maggiori sono le opportunità di duplicazione ecologica, più ampia è la catena alimentare.

Uno dei meccanismi per mantenere la stabilità delle biocenosi è duplicazione ecologica. Se una specie scompare, il suo posto nella biocenosi viene preso da un'altra con un tipo di alimentazione simile. Secondo la “Regola della duplicazione ecologica”, i grandi organismi scompaiono prima e vengono sostituiti da quelli piccoli; quelli evolutivamente meno organizzati sostituiscono quelli più altamente organizzati; coloro che si riproducono più velocemente e cambiano geneticamente vincono sempre.

3.2.7. Biodiversità e sua importanza

Biodiversità– (diversità biologica) - indica la diversità degli organismi viventi in tutte le sue manifestazioni: dai geni alla biosfera. Tutti gli esseri viventi sono geneticamente diversi e tendono ad aumentare l'eterogeneità biologica. In natura non esistono due individui completamente identici, ad eccezione dei gemelli e dei cloni identici (“La legge della diversità genetica”). Ma molto spesso la biodiversità si riferisce alla diversità delle specie (diversità delle specie).

Visualizzazione- si tratta di un insieme di individui simili tra loro, che abitano una determinata zona, capaci di incrociarsi tra loro, producendo una prole fertile, simile ai loro genitori e diversa da altre popolazioni simili.

La diversità delle specie riflette la diversità degli organismi viventi (piante, animali, funghi e microrganismi). Attualmente sono state descritte circa 1,5 - 1,7 milioni di specie, sebbene il loro numero totale, secondo alcune stime, raggiunga i 50 milioni.

La distribuzione delle specie sulla superficie terrestre non è uniforme. Secondo La regola di Wallace,“Man mano che ci si sposta da nord a sud”, si verifica un aumento della diversità delle specie degli organismi. Ciò vale sia per le specie che per le comunità che le compongono: ai tropici il numero assoluto di specie è molto maggiore che al Nord, e anche nelle comunità meridionali ce ne sono molte di più. La diversità delle specie sulla terraferma è maggiore ai tropici e diminuisce con l'aumentare della latitudine. Gli ecosistemi più ricchi in termini di diversità di specie sono le foreste pluviali tropicali, che occupano circa il 7% della superficie del pianeta e contengono oltre il 90% di tutte le specie.

Sulla Terra, le specie appaiono e scompaiono costantemente: tutte le specie hanno una vita limitata. L'estinzione è stata compensata dall'emergere di nuove specie (“Regola di costanza del numero di specie nella biosfera”).

Negli ultimi decenni si è verificata una riduzione della diversità biologica a causa dell’estinzione e della distruzione delle specie. La ragione principale del declino delle specie è: l’impatto antropico(ovvero attività umane: deforestazione, espansione dei terreni agricoli, costruzione di nuove strade, costruzioni, ecc.). Allo stesso tempo, le forme più specializzate muoiono più velocemente, poiché le loro riserve genetiche per ulteriori adattamenti sono ridotte ( O. Regola Marsh)

La minaccia più grande per la maggior parte delle specie selvatiche attualmente deriva dalla distruzione, dal restringimento e dalla divisione dei loro habitat a causa delle attività umane.

La ragione principale della diminuzione del numero di grandi mammiferi (elefanti, rinoceronti) in Asia e Africa è la loro caccia eccessiva. E il commercio di animali e piante esotici porta alla loro morte di massa durante il trasporto.

Secondo i dati ufficiali, Attualmente, ogni ora sulla Terra scompaiono 50 specie.

La ragione principale della necessità di preservare la biodiversità è che essa svolge un ruolo di primo piano nel garantire la sostenibilità degli ecosistemi e della biosfera nel suo insieme (assorbimento dell’inquinamento, stabilizzazione del clima, fornitura di condizioni di vivibilità). La biodiversità svolge una funzione regolatrice nell’attuazione di tutti i processi biogeochimici, climatici e di altro tipo sulla Terra. Ogni specie, per quanto insignificante possa sembrare, contribuisce a garantire la sostenibilità non solo dell’ecosistema locale “nativo”, ma anche della biosfera nel suo insieme. Ogni specie contribuisce alla diversità: da questo punto di vista non esistono specie inutili o dannose.

Con l’aumento della biodiversità, aumenta la resistenza della comunità al cambiamento delle condizioni ambientali.

La riduzione della diversità delle specie animali e vegetali porta alla semplificazione e alla riduzione della stabilità dell’ecosistema. Un esempio di tali sistemi sono le agrobiocenosi.

Inoltre, la biodiversità fornisce la necessità di risorse biologiche per soddisfare i bisogni dell’umanità (cibo, materiali, medicinali, ecc.) e, da un punto di vista etico, la vita ha un valore in sé.

3.2.8. Dinamica dell'ecosistema

Sforzandosi di mantenere l’omeostasi, gli ecosistemi sono tuttavia capaci di cambiamento, sviluppo e transizione da forme più semplici a forme più complesse.

Il cambiamento nelle comunità può essere ciclico e incrementale.

Cambiamenti ciclici- cambiamenti periodici nella biocenosi (giornalieri, stagionali, a lungo termine), durante i quali la biocenosi ritorna al suo stato originale.

Cicli giornalieri associati ai cambiamenti di illuminazione, temperatura, umidità e altri fattori ambientali durante il giorno e sono più pronunciati nei climi continentali. I ritmi circadiani si manifestano nei cambiamenti nello stato e nell'attività degli organismi viventi.

Ciclicità stagionaleè associato ai cambiamenti dei fattori ambientali durante tutto l’anno ed è più pronunciato alle alte latitudini, dove il contrasto tra inverno ed estate è grande. La caduta delle foglie, ad esempio, si riferisce a fenomeni caratterizzati da un ritmo stagionale. La variabilità stagionale si manifesta non solo nei cambiamenti di stato e di attività, ma anche nel rapporto quantitativo delle singole specie. Per un certo periodo molte specie restano escluse dalla vita della comunità, ibernando, torpore, migrando o volando verso altre zone.

Variabilità a lungo termine associato a fluttuazioni climatiche o altri fattori esterni (il grado di inondazione del fiume), o con ragioni interne (caratteristiche del ciclo di vita delle piante edificatorie, ripetizione della riproduzione di massa degli animali).

Cambiamenti progressivi - cambiamenti nella biocenosi, che alla fine portano alla sostituzione di questa comunità con un'altra.

3.2.9. successione

Successione- cambiamento coerente delle biocenosi (ecosistemi), espresso in cambiamenti nella composizione delle specie e nella struttura della comunità.

Viene chiamata una serie successiva di comunità che si sostituiscono in successione serie successoria (o serie successionale)(Fig. 21).

Le successioni includono la desertificazione delle steppe, la crescita eccessiva dei laghi e la formazione di paludi, e altri.

A seconda dei motivi che hanno causato il cambiamento della biocenosi, le successioni si dividono in naturale E antropogenico.

Successioni naturali si verificano sotto l'influenza di cause naturali non legate all'attività umana, ad esempio la crescita eccessiva di un lago con acqua stagnante o che scorre debolmente.

Successioni antropogeniche causati dalle attività umane, ad esempio, i cambiamenti negli ecosistemi forestali dopo la deforestazione.

Successione autogena(autogeneranti) sorgono a causa di cause interne (cambiamenti nell'ambiente sotto l'influenza della comunità).

Successione allogenica(generato dall’esterno) – causato da ragioni esterne (ad esempio, il cambiamento climatico).

Riso. 21. Esempio di una tipica successione terrestre

A seconda dello stato iniziale del substrato su cui si sviluppa la successione si distinguono primario E secondario successione.

Successioni primarie svilupparsi su un substrato non occupato da organismi viventi (su rocce, scogliere, sabbie mobili, in nuovi specchi d'acqua, ecc.). I primi organismi che si stabiliscono qui sono chiamati pionieri; il loro compito principale è formare il suolo. I pionieri sono solitamente batteri, crostosi e altri tipi di licheni e altri. Non hanno radici e non hanno bisogno di terra. Sotto l'influenza del vento, del sole, dell'acqua e degli acidi organici rilasciati dai pionieri, la roccia viene distrutta e si forma polvere minerale, quindi terreno in cui si depositano artropodi e funghi. Quindi appare un substrato su cui possono crescere piante con radici. Questa è la biocenosi iniziale della successione, lo stadio dei primi coloni.

Successioni secondarie si verificano sul sito di biocenosi già esistenti dopo il loro disturbo (a seguito di deforestazione, incendio, aratura, aratura di steppe, eruzione vulcanica, inondazioni, drenaggio di paludi).

La successione, nel processo del suo sviluppo, attraversa una serie di fasi e termina con la formazione di una comunità chiamata “formazione climax”, o semplicemente climax.

Quando un ecosistema si avvicina allo stato di menopausa, secondo la “legge del rallentamento successionale”, tutti i processi di sviluppo rallentano e la diversità delle specie diminuisce.

Secondo il principio del massimo “zero”, gli ecosistemi climax, di regola, hanno la massima biomassa e una produttività minima, quasi zero, cioè termodinamicamente sono i più razionali. Con l’avvicinarsi della fase culminante, il sistema ecologico diventa più chiuso. Quanto più profondo è il disturbo dell'ambiente di qualsiasi spazio, tanto prima termina la successione.

4. ECOLOGIA DELLA BIOSFERA

Questa sezione dell'ecologia è evidenziata in connessione con il ruolo speciale della biosfera nella formazione della vita sulla Terra.

Il termine “biosfera” fu proposto dal geologo austriaco E. Suess nel 1875, che lo interpretò come l’area di interazione tra i principali gusci della Terra, dove si trovano gli organismi viventi. Tuttavia, il creatore della scienza "biosfera" dovrebbe essere considerato l'eccezionale scienziato russo VI Vernadsky, il quale, per designare la totalità di tutti gli organismi viventi sulla Terra, introdusse il concetto di materia vivente e gli assegnò il ruolo della principale forza trasformatrice sul pianeta Terra.

Confini della biosfera. Nella maggior parte dei casi, lo strato di ozono (spesso diversi millimetri) è indicato come il limite teorico superiore della biosfera senza specificarne i confini. Questo strato si trova ad altitudini di 16-20 km.

Secondo le idee moderne, l'intero spessore dell'Oceano Mondiale è completamente occupato dalla vita.

Il limite inferiore della biosfera passa a una profondità di 3-4 km, un massimo di 6-7 km sulla terra e 1-2 km sotto il fondo dell'Oceano Mondiale.

Composizione della biosfera: componenti biotici (viventi) e abiotici (non viventi).

La componente biotica è l'intero insieme di organismi viventi (secondo V.I. Vernadsky - "materia vivente").

Una componente abiotica è una combinazione di energia, acqua, alcuni elementi chimici e altre condizioni inorganiche in cui esistono gli organismi viventi.

Le proprietà più importanti della biosfera:

- integrità e discrezione– ottenuto dalla circolazione di materia ed energia;

- Centralizzazione- l'anello centrale della biosfera sono gli organismi viventi (materia vivente).

- stabilità e autoregolamentazione– sono forniti da meccanismi omeostatici che obbediscono al principio di Le Chatelier-Brown: quando su un sistema agiscono forze che lo allontanano da uno stato di equilibrio stabile, quest'ultimo si sposta nella direzione in cui l'effetto di questa influenza è indebolito;

- ritmicità– ripetibilità di alcuni fenomeni nel tempo. I fenomeni ritmici non si ripetono completamente alla fine del ritmo dello stato di natura che era al suo inizio. Questo è precisamente ciò che spiega lo sviluppo diretto dei processi naturali;

- ciclo della materia e dipendenza dall'energia. La vita nella biosfera dipende dal flusso di energia e dalla circolazione di sostanze tra componenti biotiche e abiotiche.

I principali processi attraverso i quali l'energia fluisce attraverso gli organismi sono - fotosintesi, chemiosintesi(vedi sezione 3.2.5), respirazione e fermentazione. I primi due processi prevedono la sintesi di sostanze organiche grazie all'energia luminosa (fotosintesi) e l'ossidazione di sostanze inorganiche (chemiosintesi). Durante la respirazione e la fermentazione, le sostanze organiche vengono scomposte e l'energia in esse contenuta viene utilizzata dagli organismi viventi, ma alla fine si trasforma in calore. La fermentazione, a differenza della respirazione, non richiede ossigeno.

La dottrina della biosfera

I principi fondamentali della dottrina della biosfera, sviluppati da VI Vernadsky, furono pubblicati nell'opera "Biosfera" (1926), che discute i componenti della biosfera, i suoi confini, le funzioni della materia vivente, l'evoluzione della biosfera. L'essenza della dottrina: biosfera –Questo è un guscio della Terra qualitativamente unico, il cui sviluppo è in gran parte determinato dalle attività degli organismi viventi.

IN E. Vernadsky identifica parti della biosfera profondamente diverse e allo stesso tempo geneticamente correlate:

- materia vivente- organismi vivi;

- sostanza biogenica– prodotti di scarto di organismi viventi (carbone, petrolio, ecc.);

- materia inerte– rocce (minerali, argille, ecc.);

- sostanza bioinerte- prodotti di decomposizione e lavorazione di rocce e sedimenti da parte di organismi viventi (terreni, limo, acque naturali);

- sostanze radioattive derivanti dal decadimento di elementi radioattivi (radio, uranio, torio, ecc.);

- atomi sparsi(elementi chimici) presenti nella crosta terrestre allo stato disperso;

- sostanza di origine cosmica– meteoriti, protoni, neutroni, elettroni.

Materia vivente -è un insieme di organismi viventi. Sul nostro pianeta esiste sotto forma di un'enorme varietà di organismi di varie forme e dimensioni. Attualmente sulla Terra esistono più di 2 milioni di specie di organismi, di cui circa 0,5 milioni sono piante, 1,5 milioni sono animali e microrganismi (di cui circa 0,5 milioni sono insetti). Secondo la legge di costanza di Vernadsky, “La quantità (biomassa) di materia vivente nella biosfera (per un dato periodo geologico) è una costante. Qualsiasi cambiamento nella quantità di materia vivente in una delle regioni della biosfera comporta inevitabilmente un cambiamento della stessa entità in qualsiasi regione, ma di segno opposto. I cambiamenti polari possono essere utilizzati nei processi di gestione della natura, ma si dovrebbe tenere conto del fatto che non sempre avviene una sostituzione adeguata. Tipicamente, le specie e gli ecosistemi altamente sviluppati vengono sostituiti da altri a un livello relativamente inferiore dal punto di vista evolutivo (organismi grandi con organismi più piccoli) e le forme benefiche per gli esseri umani vengono sostituite da altre meno utili, neutre o addirittura dannose.

La materia vivente è distribuita in modo non uniforme nella biosfera. La più grande concentrazione di vita si osserva ai confini di contatto dei gusci terrestri: atmosfera e litosfera, atmosfera e idrosfera, idrosfera e litosfera, e soprattutto ai confini di tre gusci: atmosfera, litosfera, idrosfera. V. I. Vernadsky chiamava questi luoghi di massima concentrazione di vita "film della vita". Attraverso la riproduzione, la nutrizione e la respirazione, gli organismi viventi creano una certa pressione sull'ambiente, cambiano il corso di tutte le reazioni chimiche e partecipano al ciclo di tutti gli elementi chimici. Svolgono funzioni rigorosamente definite nella biosfera per sostenere la vita sulla Terra e riempire l'intero pianeta senza perdere un colpo. La materia vivente è in grado di "diffondersi" sulla superficie del pianeta, cattura tutte le aree non occupate con un'enorme velocità, causando "pressione vitale" sulla natura inanimata. È caratterizzato da una maggiore diversità di specie rispetto alla materia inerte.

Tuttavia materia inerte predomina nettamente in massa e volume, mentre la quantità di materia vivente rappresenta circa lo 0,25% della biosfera in massa. Il naturalista italiano F. Redi già nel XVI secolo sosteneva che la materia vivente proviene solo dalla materia vivente e che esiste un confine invalicabile tra materia vivente e non vivente, sebbene vi sia un'interazione costante. VI Vernadsky (1924), con la sua dottrina della biosfera, sostenne che esiste una connessione continua tra la materia vivente e quella inerte durante la respirazione, l'alimentazione, la riproduzione della materia vivente, la migrazione degli atomi dai corpi inerti della biosfera a quelli viventi e ritorno. Questa dipendenza è espressa in "legge della migrazione biogenica degli atomi" V.I. Vernadsky: la migrazione di elementi chimici sulla superficie terrestre e nella biosfera nel suo insieme viene effettuata con la partecipazione diretta della materia vivente (migrazione biogenica) o avviene in un ambiente le cui caratteristiche geochimiche (O 2, CO 2, H 2, ecc.) sono causati dalla materia vivente, sia quella che attualmente abita la biosfera sia quella che è stata sulla Terra nel corso della storia geologica.
Secondo questa Legge, che ha un importante significato teorico e pratico, la comprensione dei processi chimici generali che sono avvenuti e si verificano sulla superficie della terra, nell'atmosfera e nelle profondità della litosfera e delle acque abitate da organismi, nonché strati geologici composti dalle attività passate degli organismi, è impossibile senza tenere conto dei fattori biotici e biogenici, compresi quelli evolutivi. Poiché le persone influenzano principalmente la biosfera e la sua popolazione vivente, modificano così le condizioni della migrazione biogenica degli atomi, creando i presupposti per cambiamenti chimici ancora più profondi nella prospettiva storica. Pertanto, il processo può diventare autosviluppo, indipendente dal desiderio umano e praticamente, su scala globale, incontrollabile. Pertanto, una delle esigenze più urgenti è preservare la superficie vivente della Terra in uno stato relativamente immutato. La stessa Legge determina anche la necessità di tenere conto degli impatti sul biota in eventuali progetti di trasformazione della natura. In questi casi, si verificano cambiamenti regionali e locali nei processi chimici, che portano a gravi errori nel degrado ambientale: nella desertificazione.

Si distinguono: funzioni geochimiche fondamentali della materia vivente, grazie al quale sono assicurate la circolazione della materia e la trasformazione dell'energia e, in definitiva, l'integrità e lo stato stabile della biosfera:

- Funzione energetica– legame e accumulo dell’energia solare nella materia organica e successiva dissipazione di energia durante il consumo e la mineralizzazione della sostanza organica. (Quando l'energia viene trasferita attraverso le catene alimentari, una parte si dissipa gradualmente, ma una parte, insieme ai resti di organismi, passa allo stato fossile, formando riserve di petrolio, carbone, ecc.) Questa funzione è associata alla nutrizione, alla respirazione, riproduzione e altri processi della vita degli organismi.

- Funzione gas- la capacità degli organismi viventi di cambiare e mantenere una certa composizione di gas del loro habitat e dell'intera atmosfera nel suo insieme. Il ruolo principale spetta alle piante verdi, mentre la maggior parte degli organismi viventi utilizza l'ossigeno nel processo di respirazione, rilasciando anidride carbonica nell'atmosfera.

- Redox funzione - ossidazione e riduzione di varie sostanze con la partecipazione di organismi viventi, che ricevono così energia per i processi vitali. Sotto l'influenza degli organismi viventi, avviene la migrazione intensiva di atomi di elementi con valenza variabile (Mn, Fe, S, P, N, ecc.), Vengono creati nuovi composti, si depositano solfuri e zolfo minerale, si forma idrogeno solforato, eccetera.

- Funzione di concentrazione– “cattura” dall’ambiente da parte di organismi viventi e accumulo in essi di atomi di elementi chimici biogenici. Questa capacità della materia vivente aumenta il contenuto di atomi di elementi chimici negli organismi rispetto all'ambiente di diversi ordini di grandezza. Ad esempio, il carice e l'equiseto contengono molto silicio, le alghe e l'acetosa contengono iodio e le barriere coralline contengono calcio.

- Funzione distruttiva– distruzione da parte degli organismi e dei prodotti della loro attività vitale, anche dopo la loro morte, sia dei resti di materia organica che di sostanze inerti. I riduttori (distruttori) svolgono qui un ruolo significativo.

- Funzione di trasporto– trasferimento di materia ed energia come risultato di una forma attiva di movimento degli organismi. Tale trasferimento può essere effettuato su grandi distanze, ad esempio durante le migrazioni degli animali.

- Funzione di formazione dell'ambiente– trasformazione dei parametri fisici e chimici dell'ambiente. Questa funzione è integrale, è il risultato dell'azione congiunta di altre funzioni.

- Funzione di diffusione– il contrario di concentrazione – dispersione di sostanze nell’ambiente (escrezione da parte di organismi, cambio di copertura, ecc.)

- Funzione di informazione– accumulo di determinate informazioni da parte degli organismi viventi, consolidamento delle stesse in strutture ereditarie e trasmissione alle generazioni successive. Questa è una delle manifestazioni dei meccanismi di adattamento.

Nel processo di sviluppo della biosfera, si distinguono tre fasi:

- Primo stadio la formazione e l'esistenza di una biosfera in cui l'impatto umano sulla natura è insignificante;

- biotecnologia, Quando le attività della società umana diventano un fattore significativo nella biosfera, sorge il problema di prevenire conseguenze negative irreversibili nella natura. Le vie per risolverlo risiedono nel gestire i processi tra uomo e natura in modo che siano reciprocamente vantaggiosi;

- noosfera- la sfera della mente. Questo è lo stadio più alto di sviluppo della biosfera, quando l'attività umana intelligente diventa il principale fattore determinante dello sviluppo. Nella noosfera l’uomo diventa una grande forza geologica; ricostruisce lo spazio della sua vita con il suo lavoro e il suo pensiero.

Le condizioni in cui V.I. Vernadsky credeva che fosse possibile formarsi e svilupparsi processo di nooferogenesi, Sono:

Insediamento umano dell'intero pianeta;

Una trasformazione drammatica nei mezzi di comunicazione e di scambio tra i paesi;

Rafforzare i legami, anche politici, tra tutti i paesi della Terra;

L'inizio della predominanza del ruolo geologico dell'uomo rispetto ad altri processi geologici che si verificano nella biosfera;

Espandere i confini della biosfera ed entrare nello spazio;

Scoperta di nuove fonti energetiche;

Uguaglianza per le persone di tutte le razze e religioni;

Aumentare il ruolo delle masse nella risoluzione delle questioni di politica estera e interna;

Libertà di pensiero scientifico e ricerca scientifica dalla pressione di costruzioni religiose, filosofiche e politiche e creazione nel sistema statale di condizioni favorevoli al libero pensiero scientifico;

Una ragionevole trasformazione della natura primaria della Terra per renderla capace di soddisfare tutti i bisogni materiali, estetici e spirituali di una popolazione numericamente crescente;

Eliminazione delle guerre dalla vita della società.

Sfortunatamente, durante la sua esistenza, l'uomo ha cambiato notevolmente la biosfera; i cambiamenti antropogenici nella biosfera sono andati troppo oltre. La biosfera si sta trasformando in tecnosfera e la direzione dell'impatto tecnogenico è direttamente opposta alla direzione dell'evoluzione della biosfera. Va ricordato che la biosfera non può essere sostituita da un ambiente artificiale (“Legge dell'insostituibilità della biosfera”).

Ciclo delle sostanze

Affinché la biosfera continui ad esistere e la vita sulla Terra non cessi, devono verificarsi costantemente trasformazioni chimiche della sua materia vivente. In altre parole, nella biosfera deve verificarsi costantemente cicli delle sostanze.

A seconda della forza motrice, con un certo grado di convenzione, all'interno del ciclo delle sostanze si possono distinguere cicli geologici, biologici (biotici), biogeochimici e antropogenici.

Ciclo geologico(grande ciclo in natura) - il ciclo delle sostanze, la cui forza trainante è esogena ed endogena geologico processi. Gli endogeni (processi di dinamica interna) si verificano sotto l'influenza dell'energia interna della Terra. Gli esogeni (processi di dinamica esterna) si verificano sotto l'influenza dell'energia esterna del Sole.

Il ciclo biologico (biotico) (piccolo ciclo di sostanze nella biosfera) è un ciclo di sostanze, la cui forza trainante è l'attività degli organismi viventi. La principale fonte di energia è la radiazione solare, che genera la fotosintesi.

Ciclo biogeochimico (cicli biogeochimici)– parte del ciclo biologico, composto da cicli di scambio di nutrienti.

Il ruolo dei cicli biogeochimici è molto importante negli ecosistemi Nutrienti- C, O 2, N 2, P, S, CO 2, H 2 O e altri - a differenza dell'energia, vengono trattenuti negli ecosistemi e fanno un ciclo continuo dall'ambiente esterno agli organismi e di nuovo all'ambiente esterno. Questi percorsi chiusi vengono chiamati cicli biogeochimici. In ogni ciclo ci sono due fondi: riserva, compresa una grande massa di sostanze in movimento, principalmente componenti non biologici, e fondo mobile o di scambio- di natura più attiva, ma di minore durata, la cui caratteristica distintiva è il rapido scambio tra gli organismi e il loro ambiente immediato.

I cicli biogeochimici possono essere suddivisi in due tipologie:

1) la circolazione di sostanze gassose con un fondo di riserva nell'atmosfera e nell'idrosfera (oceano).

2) ciclo sedimentario con fondo di riserva nella crosta terrestre.

4.2.1. Ciclo dell'azoto

L'azoto costituisce circa l'80% dell'aria atmosferica ed è il più grande serbatoio e valvola di sicurezza dell'atmosfera. Tuttavia, la maggior parte degli organismi non possono assorbire l’azoto dall’aria. Nel frattempo, l'azoto è coinvolto nella costruzione tutte le proteine ​​e gli acidi nucleici. Solo alcuni organismi sono in grado di assimilare l'azoto dall'aria - batteri che esistono in simbiosi con le leguminose(piselli, fagioli, soia). Si depositano sulle radici delle leguminose, formando noduli in cui avviene la fissazione chimica dell'azoto. Anche l'azoto può essere assorbito alghe blu-verdi chiamate cianobatteri. Formano una simbiosi con una felce galleggiante, che cresce nelle risaie allagate e fertilizza questi campi con azoto prima di piantare piantine di riso. Primo stadio la fissazione dell'azoto atmosferico porta alla formazione di ammoniaca e viene chiamata ammonizione L'ammoniaca viene utilizzata dalle piante per sintetizzare gli aminoacidi, che costituiscono le proteine. Seconda fase fissazione dell'azoto da parte di microrganismi - nitrificazione, in questo caso, l'ammoniaca risultante viene convertita in sali di acido nitrico - nitrati. I nitrati vengono assorbiti dalle radici delle piante e trasportati alle foglie, dove sintesi proteica. Viene chiamato il processo di decomposizione delle proteine ​​effettuato da uno speciale gruppo di batteri denitrificazione. La decomposizione avviene prima con formazione di nitrati, poi di ammoniaca ed infine di azoto molecolare. Il contenuto di azoto nei tessuti viventi è circa il 3% del suo contenuto nei fondi di scambio degli ecosistemi. La durata totale del ciclo dell'azoto è di circa 100 anni.

L’intervento umano nel ciclo dell’azoto è il seguente:

La combustione di legna o combustibili fossili (centrali termiche, autoveicoli, industria), con conseguente formazione di ossido di azoto (NO). L'ossido nitrico si combina quindi con l'ossigeno nell'atmosfera per formare biossido di azoto (NO2), che quando reagisce con il vapore acqueo può formare acido nitrico (HNO3);

Produzione di fertilizzanti azotati e loro diffusione;

Un aumento della quantità di ioni nitrato e ioni ammonio negli ecosistemi acquatici quando vi entrano acque reflue contaminate provenienti da allevamenti di bestiame, fertilizzanti azotati lavati via dai campi e deflussi di acque reflue urbane trattate e non trattate.

Riso. 22. Schema semplificato del ciclo dell'azoto

Riso. 23. Rappresentazione grafica del ciclo dell'azoto

Cambiamenti significativi nel ciclo si verificano anche a causa della distruzione della materia organica del suolo. Conseguenze negative dell'interruzione del ciclo dell'azoto: inquinamento da ossidi di azoto, ammoniaca e altri composti dell'aria e dell'acqua atmosferica, accumulo di nitriti e nitrati nei prodotti alimentari. Gli ossidi di azoto partecipano alla formazione dello smog fotochimico. Nella fig. Le Figure 22-23 mostrano i diagrammi del ciclo dell'azoto.

4.2.2. Ciclo del carbonio

Nel ciclo della CO2, il fondo atmosferico è piccolo rispetto alle riserve di carbonio negli oceani, nei combustibili fossili e in altri serbatoi della crosta terrestre.

L'atmosfera scambia intensamente CO 2 con l'Oceano Mondiale, dove ce n'è 60 volte di più che nell'atmosfera, poiché la CO 2 si dissolve bene nell'acqua (più bassa è la temperatura, migliore è la solubilità). L'oceano agisce come una pompa gigante: assorbe la CO 2 nelle zone fredde e la espelle parzialmente ai tropici. La CO 2 in eccesso nell'oceano si combina con l'acqua, formando acido carbonico, combinandosi con Ca, K, Na e forma composti stabili sotto forma di carbonati, che si depositano sul fondo. Il fitoplancton nell'oceano assorbe CO 2 attraverso il processo di fotosintesi. Quando gli organismi muoiono, cadono sul fondo e diventano parte delle rocce sedimentarie. Questa parte del carbonio viene esclusa dal ciclo biologico ed entra nel ciclo geologico delle sostanze.

Nella fig. Le Figure 24 e 25 mostrano diagrammi semplificati del ciclo del carbonio.

Animali

Impianti

combustione

fotosintesi

Riso. 24. Schema semplificato del ciclo del carbonio

Riso. 25. Schema di parte del ciclo del carbonio che mostra il ciclo della materia e il flusso unidirezionale di energia nei processi di fotosintesi e respirazione aerobica

Sulla terra, durante la fotosintesi, la CO 2 è inclusa nella sostanza organica delle piante. Quindi, dalle piante, la maggior parte del carbonio entra nelle catene alimentari (trofiche) degli animali e si accumula nei loro corpi sotto forma di vari tipi di carboidrati. La maggior parte degli animali, durante la respirazione, consuma ossigeno dall'atmosfera e le restituisce anidride carbonica. Questo è il ciclo più breve, della durata di minuti. La materia organica morta di piante e animali viene decomposta da un gruppo speciale di organismi (principalmente microbi e funghi) nei minerali originali e nell'anidride carbonica, che ritornano anch'essi nell'atmosfera. Si tratta di un ciclo più lungo, la cui durata è pari al tempo di vita e al tempo di decomposizione delle piante e degli animali morti. Questa volta varia da alcune ore a diverse centinaia di anni. Una parte del carbonio è inclusa nel ciclo maggiore o geologico. A seconda delle condizioni, la materia organica morta contenente carbonio può trasformarsi in carbone, torba, petrolio, gas e altri composti infiammabili attualmente utilizzati dall’umanità per produrre energia. Questa è la cosiddetta “perdita di carbonio nella geologia”. Tale ciclo può durare decine, centinaia di migliaia e persino milioni di anni, seguito dal rilascio di carbonio (che segna la fine del ciclo) durante la combustione di composti infiammabili, l'attività vulcanica o l'attività di alcuni organismi.

Il principale serbatoio di carbonio legato biologicamente sono le foreste, che contengono fino a 500 miliardi di tonnellate di questo elemento, ovvero 2/3 della sua riserva nell’atmosfera. L'intervento umano nel ciclo del carbonio (combustione di carbone, petrolio, gas, deumidificazione) porta ad un aumento del contenuto di CO 2 nell'atmosfera e allo sviluppo dell'effetto serra (vedi paragrafo 5.3.5).

La velocità di circolazione della CO 2, cioè il tempo durante il quale tutta l'anidride carbonica presente nell'atmosfera passa attraverso la materia vivente, è di circa 300 anni.

4.2.3. Il ciclo dell'acqua

L'acqua costituisce una parte significativa degli esseri viventi: nel corpo umano - il 60% in peso, e nell'organismo vegetale raggiunge il 95%. Circa un terzo di tutta l'energia solare che raggiunge la Terra viene spesa nel ciclo dell'acqua sulla superficie terrestre. L'evaporazione dagli spazi acquatici crea umidità atmosferica. L'umidità si condensa sotto forma di nuvole, il raffreddamento delle nuvole provoca precipitazioni sotto forma di pioggia e neve; le precipitazioni vengono assorbite dal suolo o sfociano nei mari e negli oceani. Il ciclo dell'acqua tra terra e oceano fa parte del grande ciclo geologico. Le fasi del ciclo all’interno degli ecosistemi sono importanti per l’umanità. Qui si verificano quattro processi (Fig. 26):

- intercettazione. La vegetazione intercetta parte dell'acqua che cade nelle precipitazioni prima che raggiunga il suolo. L'acqua catturata evapora nell'atmosfera. La quantità di intercettazione alle latitudini temperate può raggiungere il 25% della precipitazione totale, si tratta di evaporazione fisica;

-traspirazione- evaporazione biologica dell'acqua da parte delle piante. Non si tratta di acqua piovana, ma di acqua contenuta in una pianta, cioè di acqua dell'ecosistema. Le piante, consumando circa il 40% delle precipitazioni totali, svolgono un ruolo importante nel ciclo dell'acqua;

- infiltrazione- infiltrazione di acqua nel terreno. In questo caso, parte dell'acqua infiltrata viene trattenuta nel terreno tanto più fortemente quanto più significativo è il complesso colloidale in esso contenuto, corrispondente all'accumulo di humus nel terreno;

- drenare . In questa fase del ciclo, l'acqua in eccesso che cade con le precipitazioni confluisce nei mari e negli oceani.

La differenza tra i cicli del carbonio e dell’azoto e il ciclo dell’acqua è che negli ecosistemi i due elementi nominati si accumulano e si legano e l’acqua attraversa gli ecosistemi quasi senza perdite. La biosfera utilizza ogni anno formazione di biomassa 1% acqua che cadde come precipitazione.

Riso. 26. Il ciclo dell'acqua in natura: l'acqua dell'oceano, che costituisce il 93% dell'idrosfera, compie una rivoluzione completa ogni 2600 anni; acqua di fiumi e laghi (5,4% dell'idrosfera) - per 3,3 anni; umidità del suolo - in 10-12 mesi

4.2.4. Ciclo del fosforo

Il fosforo è uno dei componenti biogenici più importanti. Fa parte degli acidi nucleici, delle membrane cellulari, dei sistemi di accumulo e trasferimento di energia, del tessuto osseo e della dentina. Il ciclo del fosforo è interamente legato alle attività degli organismi viventi.

A differenza dell’azoto e del carbonio, il serbatoio del fosforo non è l’atmosfera, ma le rocce e i sedimenti formatisi in ere geologiche passate. Il ciclo del fosforo è un tipico esempio di ciclo sedimentario.

Negli ecosistemi terrestri, le piante estraggono il fosforo dal suolo (principalmente sotto forma di PO 3 e lo includono nei composti organici (proteine, acidi nucleici, fosfolipidi, ecc.) oppure lo lasciano in forma inorganica. Il fosforo viene poi trasferito lungo le catene alimentari. Dopo la morte degli organismi viventi e con le loro secrezioni, il fosforo ritorna nel suolo.

Negli ecosistemi acquatici, il fosforo viene assorbito dal fitoplancton e trasmesso lungo la catena alimentare agli uccelli marini. I loro escrementi (guano) o ricadono immediatamente in mare, oppure si accumulano prima sulla riva, per poi essere comunque lavati in mare. Dagli animali marini morenti, in particolare i pesci, il fosforo entra nuovamente nel mare e nel ciclo, ma alcuni scheletri di pesci raggiungono grandi profondità e il fosforo in essi contenuto finisce nuovamente nelle rocce sedimentarie, cioè viene spento dal ciclo biogeochimico .

Con l'uso improprio di fertilizzanti al fosforo, l'erosione del suolo da parte dell'acqua e del vento, grandi quantità di fosforo vengono rimosse dal suolo. Da un lato, ciò porta ad un consumo eccessivo di fertilizzanti al fosforo e all'esaurimento delle riserve di minerali contenenti fosforo (fosforiti, apatiti, ecc.). Con un'applicazione eccessiva di fertilizzanti al fosforo, il terreno è saturo di stronzio, fluoro e elementi di terre rare. D’altro canto, l’ingresso di grandi quantità di elementi biogenici come fosforo, azoto, zolfo, ecc. dal suolo nei corpi idrici provoca il rapido sviluppo di alghe azzurre e di altre piante acquatiche (“fioritura” dell’acqua) e eutrofizzazione corpi idrici (vedi sezione 5.4.1). Ma la maggior parte del fosforo viene trasportato in mare.

Nella fig. 27 mostra schematicamente il ciclo del fosforo nella biosfera.

Riso. 27. Ciclo del fosforo nella biosfera

4.2.5. Ciclo dello zolfo

Lo zolfo è un componente essenziale di tutte le proteine. C'è molto zolfo nella crosta terrestre, ma a differenza del fosforo, nell'atmosfera c'è un fondo di riserva. Il ruolo principale nel coinvolgimento dello zolfo nel ciclo biogeochimico appartiene ai microrganismi. Alcuni di essi sono agenti riducenti, altri sono agenti ossidanti. Nella fig. 28-a e 28-b mostrano il ciclo dello zolfo nella biosfera.

Riso. 28-a. Ciclo dello zolfo

Riso. 28-b. Ciclo dello zolfo

Nelle rocce, lo zolfo si presenta sotto forma di solfuri, in soluzioni - sotto forma di uno ione, nella fase gassosa sotto forma di idrogeno solforato o anidride solforosa. In alcuni organismi lo zolfo si accumula in forma pura e quando muoiono si formano depositi di zolfo nativo sul fondo dei mari.

Negli ecosistemi terrestri, lo zolfo entra nelle piante dal suolo principalmente sotto forma di solfati. Il fabbisogno degli animali per i composti dello zolfo può essere soddisfatto solo dalle piante. Dopo la morte degli organismi viventi, una parte dello zolfo nel terreno viene ridotta dai microrganismi ad idrogeno solforato, l'altra parte viene ossidata a solfati e viene nuovamente inclusa nel ciclo. L'idrogeno solforato risultante evapora nell'atmosfera, dove viene ossidato e restituito al suolo con le precipitazioni.

I percorsi naturali o le fonti di zolfo che entrano nell'ambiente includono: vulcani, incendi naturali, decomposizione di minerali contenenti zolfo e decomposizione di materia organica.

La combustione umana di combustibili fossili (soprattutto carbone), nonché le emissioni dell’industria chimica, portano all’accumulo nell’atmosfera di anidride solforosa, che è uno degli inquinanti più aggressivi (vedi sezione 5.3.4) e colpisce gli oggetti naturali. sia per deposizione secca che per precipitazione acida (reagendo con il vapore acqueo).

4.2.6. Ciclo dell'ossigeno

Si trova la maggior parte dell'ossigeno in uno stato connesso: la quantità di ossigeno molecolare è solo circa lo 0,01% del contenuto totale di ossigeno nella crosta terrestre.

Riso. 29. Diagramma del ciclo dell'ossigeno nella biosfera

Il ciclo dell'ossigeno avviene principalmente tra l'atmosfera e gli organismi viventi. L'ossigeno libero entra nell'atmosfera principalmente a causa di fotosintesi piante verdi, ma viene consumato nel processo respirazione degli animali, piante e microrganismi e durante la mineralizzazione dei residui organici. La quota principale di ossigeno è prodotta dalle piante terrestri - quasi 3/4, il resto - da organismi fotosintetici dell'Oceano Mondiale.

Una piccola quantità di ossigeno si forma dall'acqua e dall'ozono sotto l'influenza delle radiazioni ultraviolette. Una grande quantità di ossigeno viene spesa nei processi ossidativi nella crosta terrestre durante le eruzioni vulcaniche, ecc. L'ossigeno completa anche il ciclo più importante, essendo parte dell'acqua. La velocità del ciclo è di circa 2mila anni.

Nella fig. La Figura 29 mostra un diagramma del ciclo dell'ossigeno nella biosfera.

Gli ecosistemi sono uno dei concetti chiave dell'ecologia, che è un sistema che comprende diverse componenti: una comunità di animali, piante e microrganismi, un habitat caratteristico, un intero sistema di relazioni attraverso il quale avviene lo scambio di sostanze ed energie.

Nella scienza esistono diverse classificazioni degli ecosistemi. Uno di questi divide tutti gli ecosistemi conosciuti in due grandi classi: naturali, creati dalla natura, e artificiali, quelli creati dall'uomo. Diamo un'occhiata a ciascuna di queste classi in modo più dettagliato.

Ecosistemi naturali

Come notato sopra, gli ecosistemi naturali si sono formati a seguito dell'azione delle forze naturali. Sono caratterizzati da:

• Stretti rapporti tra sostanze organiche ed inorganiche
• Un cerchio completo e chiuso del ciclo delle sostanze: a partire dall'apparizione della materia organica e termina con il suo decadimento e decomposizione in componenti inorganici.
• Resilienza e capacità di autoguarigione.

Tutti gli ecosistemi naturali sono definiti dalle seguenti caratteristiche:

• 1. Struttura della specie: il numero di ciascuna specie di animali o piante è regolato dalle condizioni naturali.
  2. Struttura spaziale: tutti gli organismi sono disposti secondo una rigida gerarchia orizzontale o verticale. Ad esempio, in un ecosistema forestale, i livelli sono chiaramente distinti; in un ecosistema acquatico, la distribuzione degli organismi dipende dalla profondità dell'acqua.
  3. Sostanze biotiche e abiotiche. Gli organismi che compongono l'ecosistema si dividono in inorganici (abiotici: luce, aria, suolo, vento, umidità, pressione) e organici (biotici - animali, piante).
  4. A sua volta, la componente biotica si divide in produttori, consumatori e distruttori. I produttori includono piante e batteri, che utilizzano la luce solare e l'energia per creare materia organica da sostanze inorganiche. I consumatori sono animali e piante carnivore che si nutrono di questa materia organica. I distruttori (funghi, batteri, alcuni microrganismi) sono il coronamento della catena alimentare, poiché eseguono il processo inverso: la materia organica viene convertita in sostanze inorganiche.

I confini spaziali di ciascun ecosistema naturale sono molto arbitrari. Nella scienza, è consuetudine definire questi confini in base ai contorni naturali del rilievo: ad esempio una palude, un lago, montagne, fiumi. Ma nel complesso, tutti gli ecosistemi che compongono il bioguscio del nostro pianeta sono considerati aperti, poiché interagiscono con l'ambiente e con lo spazio. Nell'idea più generale, il quadro è simile a questo: gli organismi viventi ricevono energia, sostanze cosmiche e terrestri dall'ambiente, e il risultato sono rocce e gas sedimentari, che alla fine fuggono nello spazio.

Tutti i componenti dell'ecosistema naturale sono strettamente interconnessi. I principi di questa connessione si sviluppano nel corso di anni, a volte secoli. Ma è proprio per questo che diventano così stabili, poiché queste connessioni e condizioni climatiche determinano le specie di animali e piante che vivono in una determinata zona. Qualsiasi squilibrio in un ecosistema naturale può portare alla sua scomparsa o estinzione. Tale violazione potrebbe essere, ad esempio, la deforestazione o lo sterminio di una popolazione di una particolare specie animale. In questo caso, la catena alimentare viene immediatamente interrotta e l’ecosistema comincia a “fallire”.

A proposito, anche l’introduzione di elementi aggiuntivi negli ecosistemi può distruggerli. Ad esempio, se una persona inizia ad allevare animali nell'ecosistema prescelto che inizialmente non c'erano. Una chiara conferma di ciò è l'allevamento di conigli in Australia. All'inizio questo fu vantaggioso, poiché in un ambiente così fertile e in condizioni climatiche eccellenti per la riproduzione, i conigli iniziarono a riprodursi con una velocità incredibile. Ma alla fine tutto finì per crollare. Innumerevoli orde di conigli devastarono i pascoli dove precedentemente pascolavano le pecore. Il numero delle pecore cominciò a diminuire. E una persona ottiene molto più cibo da una pecora che da 10 conigli. Questo incidente divenne addirittura un detto: “I conigli mangiarono l’Australia”. Ci sono voluti sforzi incredibili da parte degli scienziati e molte spese prima che riuscissero a sbarazzarsi della popolazione di conigli. Non è stato possibile sterminare completamente la loro popolazione in Australia, ma il loro numero è diminuito e non ha più minacciato l'ecosistema.

Ecosistemi artificiali

Gli ecosistemi artificiali sono comunità di animali e piante che vivono in condizioni create per loro dall'uomo. Sono anche chiamati noobiogeocenosi o socioecosistemi. Esempi: campo, pascolo, città, società, astronave, zoo, giardino, stagno artificiale, bacino idrico.

L'esempio più semplice di ecosistema artificiale è un acquario. Qui l'habitat è limitato dalle pareti dell'acquario, il flusso di energia, luce e sostanze nutritive è effettuato dall'uomo, che regola anche la temperatura e la composizione dell'acqua. Inizialmente viene determinato anche il numero degli abitanti.

Prima caratteristica: tutti gli ecosistemi artificiali sono eterotrofi, ovvero consumare cibi già pronti. Prendiamo come esempio una città, uno dei più grandi ecosistemi artificiali. L'afflusso di energia creata artificialmente (gasdotto, elettricità, cibo) gioca un ruolo enorme qui. Allo stesso tempo, tali ecosistemi sono caratterizzati da un grande rilascio di sostanze tossiche. Cioè, quelle sostanze che successivamente servono per la produzione di materia organica in un ecosistema naturale spesso diventano inadatte a quello artificiale.

Un'altra caratteristica distintiva degli ecosistemi artificiali è un ciclo metabolico aperto. Prendiamo come esempio gli agroecosistemi, i più importanti per l’uomo. Questi includono campi, giardini, orti, pascoli, fattorie e altri terreni agricoli sui quali le persone creano le condizioni per la produzione di prodotti di consumo. In tali ecosistemi le persone eliminano parte della catena alimentare (sotto forma di colture) e quindi la catena alimentare viene distrutta.

La terza differenza tra gli ecosistemi artificiali e quelli naturali è il loro ridotto numero di specie. In effetti, una persona crea un ecosistema per allevare una (meno spesso diverse) specie di piante o animali. Ad esempio, in un campo di grano, tutti i parassiti e le erbacce vengono distrutti e viene coltivato solo il grano. Ciò consente di ottenere un raccolto migliore. Ma allo stesso tempo, la distruzione di organismi “non redditizi” per l’uomo rende instabile l’ecosistema.

Caratteristiche comparative degli ecosistemi naturali e artificiali

È più conveniente presentare un confronto tra ecosistemi naturali e socioecosistemi sotto forma di tabella:

Ecosistemi naturali	Ecosistemi artificiali
La componente principale è l’energia solare.	Riceve energia principalmente da combustibili e cibi preparati (eterotrofi)
Forma un terreno fertile	Impoverisce il suolo
Tutti gli ecosistemi naturali assorbono anidride carbonica e producono ossigeno	La maggior parte degli ecosistemi artificiali consuma ossigeno e produce anidride carbonica
Grande diversità di specie	Numero limitato di specie di organismi
Elevata stabilità, capacità di autoregolazione e autoguarigione	Sostenibilità debole, poiché un tale ecosistema dipende dalle attività umane
Metabolismo chiuso	Catena metabolica aperta
Crea habitat per animali e piante selvatiche	Distrugge gli habitat della fauna selvatica
Accumula acqua, usandola sapientemente e purificandola	Elevato consumo di acqua e inquinamento