Докажите что искусственные экосистемы не могут существовать без вмешательства человека
§64 Искусственные экосистемы
1. Как было создано многообразие культурных растений и домашних животных?
2. Что такое сорт? порода?
1. Искусственный отбор
2. Породой животных или сортом растений называют такую совокупность особей (популяцию), искусственно созданную человеком, которая характеризуется определенными наследственными особенностями, наследственно закрепленной продуктивностью, структурными (морфологическими) признаками. Сорт — это группа культурных растений, полученная в результате селекции в рамках низшего из известных ботанических таксонов и обладающая определённым набором характеристик.
1. Чем искусственное сообщество организмов отличается от естественного?
2. Почему искусственная экосистема представляет собой неустойчивое сообщество?
3. Как влияет деятельность человека на природные и искусственные экосистемы?
4. Почему в искусственных экосистемах в отличие от природных незамкнутый круговорот веществ?
1. Прежде всего искусственные сообщества беднее видами, чем естественные. Ещё одна особенность искусственной экосистемы — высокая численность небольшого числа видов. Главной особенностью искусственных экосистем является их неустойчивость.
2. Главной особенностью искусственных экосистем является их неустойчивость. Они не могут существовать без участия человека, поскольку выращиваемые растения не выдерживают конкуренции с дикими видами, их надо подкармливать, поливать, защищать от вредителей, возбудителей болезней. Кроме того, доминирующая культура может погибнуть в результате распространения болезней или размножения вредителей. Поэтому человек вынужден создавать для неё благоприятные условия: обрабатывать почву, вносить удобрения, поливать, уничтожать вредителей и сорняки.
3. Искусственные экосистемы существуют лишь благодаря целенаправленной деятельности человека. Деятельность человека все чаще проявляется в загрязнении окружающей среды побочными, часто ядовитыми продуктами.
4. Круговорот веществ в агроэкосистемах незамкнутый, поскольку ежегодно первичная продукция, производимая растениями (урожай), не поступает в цепи питания. В результате уменьшается содержание органических и минеральных веществ в почве.
Описание экосистемы
Экосистема аквариума или прозрачной емкости, заполненной водой и предназначенной для содержания живых организмов, формируется на основании нескольких условий, это объем сосуда и характеристика воды.
Определенных требований к размерам емкости нет. При определении необходимого размера, исходят из природы обитания живых организмов, планируемых разместить в аквариуме. Особенность одна – чем больше объем аквариума, тем ближе созданная в нем экосистема к природной, а, значит, она более устойчива, может саморегулироваться и самоочищаться. Для контроля абиотических факторов, хотя при условии искусственности их создания – по воле человека, скорее можно назвать антропогенными, экосистемы и обеспечения ее правильного функционирования применяют: аэраторы, фильтры, термометры и тому подобное. Животный и растительный мир, формирующий в аквариуме маленькую искусственную экосистему, составляется по приоритетам и желаниям человека и задачами перед ним ставящимися.
Рыбы наиболее распространенные обитатели аквариумов всех типов, видов и направлений. Их сортовое разнообразие достигает нескольких тысяч видов. Наиболее известны и популярны: харациновые, карповые, пецилиевые, лабиринтовые и сомовые. Из рептилий в аквариумах содержат водных черепах. Земноводных представляют аксолотли, шпорцевые лягушки и тритоны. Моллюски – это, конечно, улитки, но могут содержаться и перловицы. С развитием технологий и следуя моде, в настоящее время, в аквариумах все чаще можно встретить ракообразных. Таких как: флоридские красные и австралийские синие раки, а также креветок – Амано и вишневых.
Каким бы ни был по величине огромный океанариум или комнатный аквариум – это маленькая искусственная экосистема, агроценоз, в котором ограниченное количество видов растений и животных, что не дает ему возможности самостоятельно существовать, обновляться, регулироваться, а, значит, он очень уязвим и подвержен гибели. Это же правило относится к любой искусственно созданной системе.
Почему важно сохранять биологическое разнообразие в агроэкосистемах?
В естественных экосистемах нет проблем, связанных с вредителями, сорняками или болезнями. Плотность популяций разных организмов регулируется там за счет механизмов поддержания экологического равновесия.
В создаваемых человеком агроэкосистемах такое экологическое равновесие само по себе не формируется.
Искусственная экологическая система.
Искусственные экосистемы — это экосистемы, созданные человеком, например, агроценозы, природно-хозяйственные системы. Она содержит все условия необходимые для жизнедеятельности того живого организма или группы организмов, которые её создают.
Агроценозы — искусственно созданные человеком биоценозы. Такой биоценоз не способен длительно существовать без вмешательства человека, не обладает саморегуляцией и характеризуется высокой продуктивностью (урожайностью) одного или нескольких видов (сортов, пород) растений или животных.
-включает меньшее количество видов, чем биогеоценозы, а иногда один вид или сорт культурного растения, и поэтому не обладает саморегуляцией и устойчивостью;
-не может длительно существовать без вмешательства человека, так как регулируется и поддерживается человеком;
-организмы слагаются в процессе естественного отбора, в действие которого вмешивается человек. Он создает оптимальные условия для выращивания нужных растений.
-кроме солнечной энергии, используется другой источник питания — минеральные и органические удобрения, полив и т.п.
-круговорот веществ полностью не осуществляется, т.к. часть питательных элементов выносится при сборе урожая;
-обладает высокой продуктивностью
210.Геохимическая функция живого вещества.
Рассматривая живое вещество в качестве носителя энергии в биосфере, В. И. Вернадский сформулировал представление о геохимической функции живого вещества в структуре Земли. Ученый считал, что живые организмы производят на Земле непрерывную работу по переработке и изменению своего окружения. Живое вещество порождает всеобщий планетарный процесс – миграцию химических элементов.
Живые существа играют ведущую роль в геохимических процессах на Земле. Деятельность живых организмов обеспечивает круговорот веществ в природе.
Геохимическая функция живого вещества осуществляется через питание, дыхание и размножение особей всех видов живых организмов.
Процесс преобразования окружающей среды живыми организмами начинается с превращения энергии солнечных лучей в энергию химических связей органических веществ, образующихся в процессе фотосинтеза. Этот процесс усиливается на основе разнообразия пищевых взаимодействий между живыми организмами (продуцентами – консументами – редуцентами) и регулируется размножением организмов (численностью видов). Ежегодная продукция живого вещества в биосфере составляет около 232 млрд тонн сухого органического вещества. Оно постоянно преобразуется в цепях питания, поставляя вещество и энергию, необходимые для обмен» веществ всех живых организмов.
Геохимическая функция основная и единая для всех живых организмов. Она проявляется в совокупности частных функций живого вещества, таких, как концентрационная, газовая, транспортная и др.
Концентрационная функция живого вещества заключается в избирательном поглощении организмами из окружающей среды определенных химических элементов. Живые организмы поглощают преимущественно те химические элементы, соединения, которые встречаются во всех организмах. К ним относятся водород, углерод, азот, кислород, натрий, магний, кремний, фосфор, сера, хлор, калий, кальций, железо.
У отдельных групп живых организмов сильно выражена концентрация определенных химических элементов. Наибольшая концентрация химических элементов свойственна примитивным организмам – представителям древних форм. Например, тропические губки и красные водоросли концентрируют только до 1% железа, в то время как железобактерии – до 20%.
Содержание некоторых элементов в живых организмах во много раз превышает их содержание в земной коре. Так, в растениях углерода содержится в 200 раз, а азота в 30 раз больше, чем в земной коре.
Газовая функция живого вещества. Глобальные следствия жизнедеятельности живых организмов проявляются в газовой функции.
Газовый состав атмосферы (особенно ее нижней части) тесно связан с деятельностью живого вещества. Кислородный состав современной атмосферы – это результат процесса фотосинтеза, протекающего в зеленых растениях.
Анализ данных по содержанию и изотопному составу кислорода в вулканических извержениях в морской воде позволил ученым установить, что вторым источником кислорода является кислород, выделяемый при извержении магмы. Расчеты показывают, что поступление кислорода в атмосферу при извержении магмы по мощности не уступает его поступлению за счет фотосинтеза. Океан выступает как промежуточный накопитель магматического кислорода.
Газовая функция живого вещества проявляется при выделении и поглощении живыми организмами не только газообразного кислорода и углекислого газа, но и азота, сероводорода, метана и других газов.
Транспортная функция живого вещества. В. И. Вернадский сформулировал основные обобщения, касающиеся размножения и расселения организмов на Земле: 1. Размножение организмов осуществляется в геометрической прогрессии. 2. Появление множества потомков обусловливает их расселение (растекание) по поверхности Земли. 3. Внутривидовые конкурентные отношения при этом ослабляются, но зато проявляется «агрессия жизни» (заселение организмами новых пространств).
Процесс размножения живого, а следовательно, скорость его растекания ограничивается внешними условиями среды: наличием пищи, света, температурой и т. д.
Темп размножения организмов зависит от их размеров. У мелких организмов скорость размножения более высокая, чем у крупных. Глобальное следствие такого положения заключается в том, что основной вклад в переработку среды обитания вносят мелкие организмы.
Человек, являясь частью живого вещества, также участвует в реализации его биосферных функций.
Разнообразие природных условий, создаваемое внешними (космическими) и внутренними процессами на Земле, обусловливает неравномерность распределения живых организмов на планете. Наибольшее разнообразие форм жизни сосредоточено в зонах контакта геологических сфер Земли: на береговых линиях различных водоемов, рек, озер, морей, – так как там встречаются виды, освоившие наземно-воздушную, почвенную и водную среду.
Некоторые ученые дополнительно выделяют деструктивную, средообразующую и информационную функции живого вещества.
Деструктивная функция проявляется в том, что живое вещество активно участвует в процессах разрушения как органического вещества, так и неорганического (минералы, горные породы). Благодаря этим процессам атомы, связанные в минералах, горных породах и организмах, в противоположность концентрационной функции возвращаются в круговороты веществ.
Средообразующая функция связана с тем, что живые организмы активно участвуют в формировании химического состава атмосферы, гидросферы и в образовании почвы. Так, почва – это продукт жизнедеятельности живых организмов.
Информационная функция заключается в том, что только живому веществу присуща способность воспринимать, хранить и перерабатывать информацию.
Итак, живое вещество биосферы разрушается и вновь создается преимущественно благодаря размножению организмов. Главное условие жизни определяется пространством существования зеленых растений, т. е. областью планеты, пронизанной солнечным светом.
Докажите что искусственные экосистемы не смогут существовать без вмешательства человека
Ответ:
В искусственных экосистемах малое разнообразие видов, ресурсов. Без их пополнения человеком, система умрет.
Объяснение:
Типично наземные млекопитающие населяют леса и открытые пространства. Они имеют пропорционально сложенное сильное тело, хорошо развитую мускулистую шею, высокие конечности. Передвигаются ходьбой, бегом и прыганьем. Наиболее ярко признаки группы проявляются у быстробегающих зверей.
Среди наземных зверей много растительноядных видов: олени, лошади, антилопы.Это травоядные животные. Особые приспособления имеют млекопитающие, которые кормятся ветками и листьями деревьев. Особенно длинная шея развита у жирафа. Это позволяет ему не только срывать листья, недоступные другим наземным животным, но и обеспечивать себе хороший обзор местности. У слонов массивная голова и короткая шея компенсируется длинным подвижным хоботом. Хищные звери имеют не такие длинные ноги, как растительноядные. Однако сравнительно длинные ноги у хищников, преследующих добычу быстрым бегом, например у волка и гепарда, а относительно короткие конечности у хищников, подстерегающих добычу, например у льва, тигра, рыси.
Подземные млекопитающие приспособлены к роющему образу жизни.
Почти все время они проводят под землей, редко появляясь на поверхности.
Тело землероев короткое, вальковатое, шейный отдел не заметен, хвост редуцирован. Мех короткий, густой, без ворса, ноги короткие с сильной мускулатурой и большими когтями. Ушные раковины редуцированы. Зрение плохо развито, а у некоторых подземных зверьков глаза скрыты под кожей.
Хорошо развиты у землероев обоняние и осязание. Крот роет землю сильными, вывернутыми наружу лопатообразными передними конечностями и выталкивает землю на поверхность головой.
Водные млекопитающие. Типичными из них, полностью утратившими связь с землей являются китообразные. Тело их приобрело обтекаемую рыбообразную форму, голова сливается с туловищем, шейный от дел отсутствует. Основным органом движения служит хвостовой плавник, расположенный (в отличие от рыб) в горизонтальной плоскости. Передние конечности, видоизмененные в ласты, выполняют роль рулей. Задние конечности редуцированы полностью, исчезли ушные раковины, закрыт наружный слуховой проход, носовые отверстия закрываются клапанами, отсутствует шерстный покров. Хорошо развит подкожный жир, обеспечивающий теплоизоляцию. В связи с питанием планктонными организмами у усатых китов исчезли зубы и развился особый цедильный аппарат, состоящий из большого числа роговых пластин.
Искусственные экосистемы
Что такое искусственные экосистемы
Искусственные экосистемы – это экосистемы, созданные и контролируемые людьми. Как правило, такие экосистемы соответствуют большинству критериев природных экосистем, но при этом не обладают механизмом саморегулирования. Главным отличием искусственных экосистем от естественных является то, что у последних более высокое генетическое разнообразие, сложные пищевые цепи и значительный круговорот питательных веществ. Так же искусственные экосистемы в большинстве своем пагубно воздействуют на экологию (пример: крупные города).
Экосистема, сотворенная человеком, очень хрупка и нуждается в постоянном уходе. Хорошим примером будет сад. За ним надо ухаживать, поливать цветы, пропалывать сорняки, уничтожать вредителей и поддерживать хрупкое равновесие. Если же такой сад оставить без должного присмотра, то вскоре он погибнет из-за отсутствия сложной взаимосвязи между компонентами.
Еще в качестве примера можно взять домашний аквариум. Обычно в нем не обитает боле 2-3 видов рыб, и зачастую отсутствуют живые растения. Такая экосистема нуждается в искусственном способе очищения и насыщения воды, т.к. в ней отсутствуют организмы способные выполнять эти действия.
Признаки искусственной экосистемы
Первым отличительным признаком искусственных экосистем является гетеротрофный тип питания (употребление готовой пищи). В качестве примера возьмем все тот же сад – одну из самых распространенных искусственных экосистем. В данном случае большую роль играют удобрения и обработка растений от паразитов. При этом такие экосистемы вырабатывают некоторые ядовитые вещества, что делает ее нестабильной и зависимой от человеческого вмешательства.
Вторым признаком служит незамкнутый цикл обмена веществ. Люди выращивают растения, оберегают их от природных катаклизмов и нападок паразитов, а затем собирают урожай, оставляя пищевую цепь разрушенной. Из-за отсутствия системы самовосстановления такая экосистема не сможет дальше функционировать и вскоре погибнет. Конечно, спустя некоторое количество времени там может образоваться новая, уже природная экосистема, но из-за вредных химикатов отравляющих почву ей потребуется куда больше времени на образование.
Видовая малочисленность так же является признаком искусственной экосистемы, т.к. оберегая растения люди уничтожают сорняки и паразитов, которые в свою очередь являются частью природных экосистем. Такое вмешательство приносит определенную выгоду человеку, но одновременно с этим делает экосистему максимально неустойчивой.
Характеристики искусственной экосистемы
Отличить искусственную экосистему от природной довольно просто, особенно если знать ее основные характеристики.
Виды искусственных экосистем
Искусственные экосистемы можно условно поделить на три категории: наземную, водную и «жилую».
К наземным искусственным экосистемам можно отнести огороды, поля, фермы и сады. Такие экосистемы чаще всего используются для получения продуктов питания. Они потребляют большое количество воды, отравляют почву химикатами и разрушают естественные цепи обмена веществ.
Водные искусственные экосистемы – это аквариумы, водохранилища, водные фермы и искусственные водоемы. Эти экосистемы, как правило, используются для получения и хранения чистой воды, разведения рыбы. Они чуть более экологичны, чем наземные экосистемы, но все так же загрязняют воду (использование хлора для обеззараживания воды), потребляют много кислорода и разрушают естественные цепи питания.
В «жилых» искусственных экосистемах проживают люди. Это города, деревни, села и даже космические станции. Их главными источниками энергии являются электростанции, они зависимы от деятельности водных и наземных экосистем, и вырабатывают большое количество вредных веществ. Такие экосистемы негативно влияют на окружающую среду, но при этом они очень важны для человечества.
Как создается искусственная экосистема
Первая искусственная экосистема под название «БИОС-1» была создана в 1964 году и представляла собой культиватор с водорослями, от которого по воздуховоду в специальную кабину подавался кислород. Этого было достаточно для снабжения человека кислородом в течение 12 часов. Эксперимент признали удачным, и ученые продолжили исследования в этой области.
Этот эксперимент подтолкнул человечество к дальнейшему изучению и разработке искусственных экосистем. Люди научились выращивать растения в «пробирках», построили МКС и создали огромное количество искусственных экосистем призванных сохранять вымирающие виды и помогать их развитию.
Еще одним немаловажным этапом создания искусственной экосистемы является подбор подходящей растительности и животных. В экосистеме «Биосфера-2» содержалось около 4000 видов растений и животных. Восемь человек в течение двух лет проживали внутри комплекса, подбирая наиболее подходящие и устойчивые виды почвы, растений и животных. Все это делалось для того, чтобы узнать смогут ли люди когда-нибудь создать колонии на других планетах.
Проектировщики данной экосистемы старались добиться полной автономности системы, и у них практически получилось, ведь единственное что соединяло «колонистов» с внешним миром – это подача электроэнергии. Люди могли полноценно жить внутри, ловить рыбу, выращивать урожай и ухаживать за скотом. К сожалению, вскоре проявил себя недочет проектировщиков, что привело к дальнейшему краху системы.
Стеклянный купол, под которым проживали колонисты, был не герметичен, что и спровоцировало утечку кислорода. Начали гибнуть многие растения и животные, насекомые наоборот начали активнее размножаться и нападать на посевы колонистов. Еды перестало хватать для обеспечения людей ежедневной нормой, что повлияло на работоспособность колонистов.
Проект официально завершился 26 сентября 1993 года из-за критической утечки кислорода. Несмотря на неудачу, проект смог продвинуть дальнейшее создание искусственных экосистем на много лет вперед
Примеры искусственных экосистем
На самом деле, искусственные экосистемы буквально окружают нас. Города, зоопарки, аквариумы, МКС, фермы, огороды – все это искусственные экосистемы. Как правило, они служат для промышленных целей или сохранения земной флоры и фауны. Тем не менее, искусственные экосистемы постепенно вытесняют природные и в будущем, если не исправить ситуацию, на земле не останется глобальных естественных экосистем.
Так же существуют и экспериментальные экосистемы, такие как «Биосфера-2», «БИОС-1», «БИОС-2», «Юэгун-1» и многие другие. Эти экосистемы созданы для исследований, которые в дальнейшем помогут человечеству в освоении космоса и предотвращении природных катаклизмов на Земле. Если ученые и дальше продолжат из разработки, то гибель глобальных природных экосистем не будет так критична, ведь люди смогут воссоздать их полное подобие.
Круговорот веществ в искусственной экосистеме.
Искусственные экосистемы могут быть как замкнутые, так и незамкнутые. В качестве примера незамкнутой искусственной экосистемы возьмем аквариум. Видовое разнообразие скудно (обычно это 1-2 вида), требуется постоянное вмешательство в виде кормления, очищения воды и насыщения кислородом. Соответственно круговорот веществ незамкнут и нестабилен, а значить такая экосистема не выживет без вмешательств человека.
С замкнутыми искусственными экосистемами ситуация немного другая. К примеру. запечатанному террариуму с мхом не требуется вода и пища из вне т.к. круговорот веществ замкнут. Но, тем не менее, ему требуются свет и тепло, которые в свою очередь обеспечивает человек, устанавливая лампу и обогреватель. Такая искусственная экосистема более устойчива, но все также требует вмешательств человека.
Продуценты искусственной экосистемы.
Чтобы поддерживать круговорот веществ в экосистеме, требуется наличие запаса неорганических веществ в усвояемой форме. Так же необходимы три функционально различные группы организмов: продуценты, консументы и редуценты.
Продуценты – это организмы, способные строить свои тела за счет неорганических соединений и по типу питания относящиеся к автотрофам.
Консументы – это гетеротрофные организмы, питающиеся органическими веществами продуцентов и преобразовывающие их в новые формы.
Редуценты – это гетеротрофные организмы, питающиеся мертвыми органическими веществами и переводящие его в неорганические соединения.
Эта классификация не точна на сто процентов, т.к. консументы и продуценты могут частично выступать в роли редуцентов и выделять в окружающую среду минеральные вещества.
Стоит упомянуть и то, что не всегда присутствие консументов обязательно потому, что круговорот веществ, при определенных обстоятельствах, может осуществляться только за счет деятельности продуцентов и редуцентов. Такие экосистемы редки и являются исключением из правил. Они могут встречаться в тех местах, где ведут свою деятельность сообщества, сформированные только из микроорганизмов.
Видовое разнообразие искусственных экосистем.
Видовое разнообразие искусственных экосистем мало и неразнообразно в сравнении с естественными экосистемами. Связанно это с тем, что большинство искусственных экосистем являются монокультурами (огороды, поля, сады) и для того, чтобы они приносили пользу человек использует различные ядохимикаты тем самым уменьшая и без того скудное разнообразие.
Видовое разнообразие влияет и на устойчивость экосистемы. Именно поэтому искусственные экосистемы очень неустойчивы и не способны к самовосстановлению и саморегуляции.