Характеристика потока энергии в биосфере - раздел Экология, Экология: экзаменационные ответы Поддержание Жизнедеятельности Организмов И Круговорот Веществ В Экосистемах ...
Поддержание жизнедеятельности организмов и круговорот веществ в экосистемах возможны только за счет постоянного притока энергии. Более 99% энергии, поступающей на поверхность Земли, составляет излучение Солнца. Эта энергия в огромном количестве растрачивается на физические и химические процессы в атмосфере, гидросфере и литосфере: перемешивание воздушных потоков и водных масс, испарение, перераспределение веществ, растворение минералов, поглощение и выделение газов.
Только 1/2000000 часть солнечной энергии достигает поверхности Земли, при этом 1- 2% ее ассимилируется растениями. На Земле существует единственный процесс, при котором энергия солнечного излучения не только тратится и перераспределяется, но и связывается, запасается на очень длительное время. Этот процесс — создание органического вещества в ходе фотосинтеза. Сжигая в топках каменный уголь, мы освобождаем и используем солнечную энергию, запасенную растениями сотни миллионов лет назад.
Основная планетарная функция растений (аутотрофов) заключается в связывании и запасании солнечной энергии, которая затем расходуется на поддержание биохимических процессов в биосфере.
Гетеротрофы получают энергию с пищей. Все живые существа являются объектами питания других, т.е. связаны между собой энергетическими отношениями. Пищевые связи в биоценозах являются механизмом передачи энергии от одного организма к другому. Организмы любого вида являются потенциальным источником энергии для другого вида. В каждом сообществе трофические связи образуют сложную сеть. Однако энергия, поступившая в трофическую сеть, не может долго мигрировать в ней. Она может передаваться не более чем через 4 — 5 звеньев, т.к. в цепях питания существуют потери энергии. Место каждого звена в пищевой цепи называют трофическим уровнем.
Первый трофический уровень - это продуценты, создатели растительной биомассы; растительноядные животные (консументы 1-го порядка) относятся ко второму трофическому уровню; плотоядные животные, живущие за счет растительноядных форм — это консументы 2-го порядка; плотоядные, поедающие других плотоядных — консументы 3-го порядка и т.д.
Энергетический баланс консументов складывается следующим образом. Поглощенная пища обычно усваивается не полностью. Процент усвояемости зависит от состава пищи и наличия пищеварительных ферментов организма. У животных ассимилируется в процессе обмена веществ от 12 до 75% пищи. Неусвоенная часть пищи вновь возвращается во внешнюю среду (в виде экскрементов) и может быть вовлечена в другие цепи питания. Большая часть энергии, полученной в результате расщепления пищевых веществ, расходуется на физиологические процессы в организме, меньшая часть — трансформируется в ткани самого организма, т.е. расходуется на рост, увеличение массы тела, откладывание запасных питательных веществ.
Передача энергии в химических реакциях в организме происходит, согласно второму закону термодинамики, с потерей части ее в виде тепла. Особенно велики эти потери при работе мышечных клеток животных, коэффициент полезного действия которых очень низок.
Траты на дыхание также во много раз больше энергетических затрат на увеличение массы организма. Конкретные соотношения зависят от стадии развития и физиологического состояния особей. У молодых особей траты на рост больше, тогда как зрелые особи используют энергию практически исключительно на поддержание обмена веществ и физиологических процессов.
Таким образом, большая часть энергии при переходе от одного звена пищевой цепи к другому теряется, т.к. использована другим, следующим звеном может быть только энергия, заключенная в биомассе предыдущего звена. Подсчитано, что эти потери составляют около 90%, т.е. только 10% потребленной энергии аккумулируется в биомассе.
В соответствии с этим, запас энергии, накопленный в растительной биомассе, в цепях питания стремительно иссякает. Потерянная энергия может быть восполнена только за счет энергии Солнца. В связи с этим, в биосфере не может быть круговорота энергии, подобного круговороту веществ. Биосфера функционирует только за счет однонаправленного потока энергии, постоянного поступления ее извне в виде солнечного излучения.
Трофические цепи, которые начинаются с фотосинтезирующих организмов, называются цепями потребления, а цепи, которые начинаются с отмерших остатков растений, трупов и экскрементов животных — детритными цепями разложения.
Таким образом, поток энергии в биосфере разбивается на два основных русла, поступая к консументам через живые ткани растений или запасы мертвого органического вещества, источником которого также является фотосинтез.
Все темы данного раздела:
IV.БИОСФЕРА. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ
Понятие о биосфере. Современные концепции биосферы
Структура биосферы
Функции биосферы
Границы жизни в биосфере
Круговорот веществ в биосфере
Биогенная
VI. ЧЕЛОВЕК И БИОСФЕРА
Что изучает экология человека
Экологическая дифференциация человечества. Понятие об адаптивных типах
Человечество как экологический фактор
Связь между экологической ситуа
Основные методы экологии
Традиционное деление экологии на общую, (изучение основных принципов организации и функционирования биологических систем) и частную (изучение конкретных групп живых организмов) отражает не стольк
Среда обитания
Одним из важнейших понятий экологии является среда обитания. Среда — это совокупность факторов и элементов, воздействующих на организм в месте его обитания.
Любое живое существо живет в сл
Характеристика основных методов анализа и моделирования экологических процессов
Надорганизменные системы, которые изучает экология — популяции, биоценозы, экосистемы — чрезвычайно сложны. В них наблюдается огромное количество взаимосвязей, прочность и постоянство которых пост
Вид и его экологическая характеристика
Вид — элементарная структурная единица в системе живых организмов, качественный этап в их эволюции.
Вид — это совокупность особей, обладающих сходством внутреннего и внешнего строения, би
Популяция как форма существования вида
Популяция — это совокупность особей одного вида, длительно существующая на определенной территории (ареале) и отделенная от других популяций той или иной формой изоляции. Популяция является элемен
Регуляция численности популяций в биоценозах
Современная теория динамики численности популяций рассматривает колебания численности популяции как авторегулируемый процесс. Выделяют две принципиально разные стороны популяционной динамики: моди
Характер связей между организмами в экосистеме
В состав любой экосистемы или биоценоза обычно входит множество видов растений, животных, грибов, бактерий, каждый из которых представлен здесь популяцией. Все живые организмы испытывают влияние
Гомеостатические реакции организмов на изменение экологической ситуации
Для большинства видов экологический оптимум биологической активности ограничен жесткими рамками. Сохранение должного уровня биологической активности, несмотря на колебания интенсивности экологич
Основные пути адаптации в экосистемах
Адаптация— это процесс приспособления строения и функций организмов (особей, популяций, видов) к меняющимся условиям среды. С течением времени любые условия существования изменяю
Концепция биогеоценоза
Всю полноту взаимодействия и взаимозависимости живых организмов и элементов неживой природы в области распространения жизни отражает концепция биогеоценоза В.Н. Сукачева.
Биогеоценоз — эт
Биоценоз и его главные характеристики
Биоценоз — это самоподдерживающаяся, саморегулирующаяся система, состоящая из определенного комплекса видов, в которой осуществляется круговорот веществ и энергии.
К важнейшим характерист
Понятие о динамике, или эволюции биоценозов
Биоценозы не остаются неизменными, они развиваются, эволюционируют, в них постоянно происходят изменения в состоянии и жизнедеятельности организмов и соотношении популяций. Все многообразные измене
Пищевые сети и цепи
Существование любого биоценоза возможно только при постоянном притоке энергии. По существу, вся жизнь на Земле существует за счет энергии солнечного излучения, которая переводится фотосинтезирующим
Экологическая пирамида. Правило экологической пирамиды
Экологическая пирамида — это графическое изображение потерь энергии в цепях питания.
Цепи питания — это устойчивые цепи взаимосвязанных видов, последовательно извлекающих материалы и энер
Сравнение биоценоза и агроценоза. Пути повышения продуктивности агроценоза
Агроценоз— это биоценоз, искусственно созданный человеком для своих целей с определенным уровнем и характером продуктивности.
В настоящее время агроценозами занято около
Понятие «биосфера». Современные концепции биосферы
Биосфера - это часть оболочек земного шара, населенная живыми организмами и активно преобразующаяся ими. Термин «биосфера» предложен австралийским геологом Э. Зюссом в 1875 г. для обозначения оболо
Структура биосферы
Биосфера— это часть оболочек земного шара, населенная живыми организмами, т.е. часть атмосферы, гидросферы и литосферы.
Атмосфера— воздушная оболочка Зе
Функции биосферы
Главную роль в теории биосферы В.И. Вернадского играет представление о живом веществе и его функциях.
Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговорота химических элементов.
Границы жизни в биосфере
В.И. Вернадский определил биосферу как термодинамическую оболочку с температурой от —50 до +50 градусов и давлением около 1 атмосферы. Эти условия и определяют границы жизни для большинства органи
Круговорот веществ в биосфере
Главная функция биосферы заключается в осуществлении круговорота химических элементов. Глобальный биотический круговорот совершается при участии всех населяющих планету организмов. Он заключаетс
Биогенная миграция атомов
В.И. Вернадский рассматривал биосферу как область жизни, основа которой — взаимодействие живого и косного вещества: «живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и эн
Основные этапы эволюции биосферы
Эволюция биосферы на протяжении большей части ее истории осуществлялась под влиянием двух главных факторов: естественных геологических и климатических изменений на планете и изменений видового со
Понятия о биогенезе и ноогенезе
В настоящее время наиболее актуальным становится разработанное В.И. Вернадским учение о биосфере и неизбежности ее эволюционного превращения в принципиально измененную оболочку Земли, управляему
Условия устойчивости, стабильности биосферы
Биосфера выступает как огромная, чрезвычайно сложная экологическая система, работающая в стационарном режиме на основе тонкой регуляции всех ее составляющих частей и процессов.
Стабильнос
Характеристика химического состава атмосферы как геосферы и части биосферы
Атмосфера Земли — это газовая оболочка, окружающая Землю. Атмосферой называют ту область вокруг Земли, в которой газовая среда вращается вместе с ней как единое целое. Масса атмосферы составляет 5,
Характеристика химического состава гидросферы как геосферы и части биосферы
Гидросфера — водная оболочка Земли. Вследствие высокой подвижности воды проникают повсеместно в различные природные образования. Вода находится в виде паров и облаков в земной атмосфере, формируе
Характеристика химического состава литосферы как геосферы и части биосферы
Земная кора- наиболее неоднородная оболочка Земли, образованная различными минеральными ассоциациями в виде осадочных, изверженных и метаморфических горных пород, различных форм за
Характеристика биомассы поверхности суши, почвы и Мирового океана
Биомассой называют количество живого вещества всех групп растительных и животных организмов в биосфере. Общая масса живого вещества на Земле была впервые подсчитана В.И. Вернадским, который в 1927
Ресурсы биосферы и современные демографические проблемы
С философской и экономической точек зрения, главной причиной ухудшения экологической инфраструктуры среды обитания человека следует считать процессы резкого расхождения интересов технократических
Закономерности зависимости организмов от факторов среды
В связи с деятельностью живого вещества планеты формируется современный химический состав атмосферы и растворенного вещества гидросферы. Поскольку все участки биосферы формируются в результате де
Сущность концепции экологического риска
Природная среда представляет человеку условия обитания и ресурсы для жизнедеятельности. Развитие хозяйственной деятельности человека улучшает условия существования людей, но требует увеличения р
Особенности экологии городов и крупных сельскохозяйственных районов
Экологические проблемы городов, главным образом, наиболее крупных из них, связаны с чрезмерной концентрацией на сравнительно небольших территориях населения, транспорта и промышленных предприятий,
Понятие о стратегии устойчивого экологического развития
Впервые идея разработки Всемирной стратегии охраны природы была выдвинута в конце 70-х годов международными организациями: Международным союзом охраны природы и природных ресурсов (МСОП), Программ
Экологические принципы охраны человека и природы
С точки зрения философии принцип целесообразности должен быть принят в качестве определяющего критерия организации. Принимая этот критерий за основной, понятие организации можно определить как цел
Понятие об экологическом кризисе
Качественно новый этап в развитии биосферы наступил с возникновением человеческого общества. На новых этапах антропогенеза интенсивность воздействия людей на среду обитания не отличалась от воздейс
Экологические принципы природопользования
Развитие человеческого общества невозможно без взаимодействия с окружающей средой, без воздействия на природу, без использования ее ресурсов. Человек получает от природы все необходимое для жизни
Понятия о биогеохимических провинциях и геохимических заболеваниях
Территории на земном шаре, на которых вследствие естественного неравномерного распределения химических элементов в литосфере, гидросфере и атмосфере наблюдается недостаток или избыток какого-то х
Экологическая экспертиза, ее цели и задачи
Важной функцией государственного экологического кон троля является экологическая экспертиза как комплекс мер юридического и экономического характера. Ее механизм воплощает три основных компонента:
Экологическая преступность. Виды экологических преступлений
Экологическая преступность— сложная совокупность экологических преступлений, то есть общественно опасных, виновных, противоправных, причиняющих вред окружающей природной среде и з
Понятие об экологическом паспорте предприятия
Комплексные экологические требования применительно к каждому отдельному предприятию конкретизируются в его экологическом паспорте. Экологический паспорт промышленного предприятия—
Что изучает экология человека
В настоящее время термином «экология человека» обозначают область экологии, касающуюся взаимодействия человека с окружающей средой. Особенностью экологии человека как самостоятельной науки являетс
Экологическая дифференциация человечества. Понятие об адаптивных типах
Результатом действия природных факторов на протяжении истории человечества является экологическая дифференциация населения земного шара, подразделение его на адаптивные типы.
Ада
Человечество как экологический фактор
Человек в окружающей среде, с одной стороны, является объектом взаимодействия экологических факторов, с другой — сам оказывает воздействие на среду. С этой точки зрения человек и человечество в ц
Связь между экологической ситуацией и здоровьем населения. Причины и типы основных патологий
В нынешних условиях развития общества на первое место выдвигаются не количественные показатели потребления экономических благ на душу населения, а качественные, и среди них важнейшее значение имее
Изменение климата в результате деятельности человека
За последние 5 лет стало очевидно, что человеческая деятельность оказывает заметное влияние на глобальный климат, так как в результате сжигания ископаемого топлива, изменений в землепользовании и
Кислотные дожди
Одной из важнейших (глобальных) проблем является дальний перенос в атмосфере различных загрязняющих веществ. Впервые проблема дальнего переноса возникла в связи с распространением на большие расст
Разрушение озонового слоя
Одной из глобальных проблем является разрушение озонового слоя Земли. Озон образуется в стратосфере из молекулярного кислорода путем присоединения к нему атомарного кислорода, который образуется
Смог и фотохимический туман
В ряде городов атмосферные выбросы столь значительны, что при неблагоприятной для самоочищения атмосферы погоде (безветрие, температурная инверсия, при которой дым стелется к земле, антициклонал
Пути поступления вредных веществ в организм
Вредные вещества могут поступать в организм тремя путями: через легкие при вдыхании, через желудочно-кишечный тракт с пищей и водой, через неповрежденную кожу путем резорбции.
Поступлени
Распределение, превращение и выделение ядов из организма
Поступившие в организм вредные химические вещества подвергаются разнообразным превращениям, почти все органические вещества вступают в различные химические реакции: окисления, восстановления, гид
Комбинированное действие вредных веществ
В настоящее время, в связи с развитием промышленности и нарастанием процессов урбанизации, создаются условия поступления в организм человека одновременно нескольких или многих вредных химических в
Принципы нормирования химических веществ в окружающей среде
Каков же предел содержания химических веществ в окружающей среде, где количественные границы этого предела для безопасности жизнедеятельности? В связи с этой проблемой и возникло понятие предельн
Основные экологические нормативные показатели
Основными экологическими нормативными показателями предприятий, технических средств, технологий являются предельно допустимые выбросы и предельно допустимые сбросы.
Предельно допустимый
Порядок определения платы за загрязнение окружающей среды
В соответствии с Порядком определения платы за загрязнение окружающей среды, размещение отходов, другие виды вредной деятельности, введенным постановлением Правительства РФ, с августа 1992 года у
Основные положения экологического законодательства
Законодательство в области экологической безопасности представляет сложную систему, включающую все нормативно-правовые акты и нормы законодательства страны, предметом регулирования которых являют
Правовые аспекты охраны лесов
Лесное законодательство Российской Федерации направлено на обеспечение рационального и неистощительного использования лесов, их охрану, защиту и воспроизводство, исходя из принципов устойчивого у
Основные правовые принципы и положения в области охраны животного мира и особо охраняемых природных территорий
Основными принципами в области охраны и использования животного мира, сохранения и восстановления среды его обитания являются:
• обеспечение устойчивого существования и устойчивого исполь
Основные принципы государственного законодательства в области охраны атмосферного воздуха
Государственное управление в области охраны атмосферного воздуха основывается на следующих принципах:
• приоритет охраны жизни и здоровья человека, настоящего и будущего поколений;
Основы реализации, цели водного законодательства Российской Федерации
Водное законодательство Российской Федерации регулирует отношения в области использования и охраны водных объектов в целях обеспечения прав граждан на чистую воду и благоприятную водную среду; п
Техногенные системы и их взаимодействие с окружающей средой
Современная научно-техническая революция значительно усложняет взаимоотношения между обществом, производством и природой. Современные масштабы производственной деятельности, объемы которой удваи
Мониторинг окружающей среды. Цели, задачи, объекты исследования
Важнейшим вопросом стратегии регулирования качества окружающей природной среды (ОПС) является вопрос создания системы, способной определять наиболее критические источники и факторы антропогенного
Виды мониторинга окружающей среды
Мониторинг состояния окружающей среды предусматривает постоянное наблюдение за процессами, происходящими в природе и техносфере, с целью предвидения изменений их качества, ухудшения среды обитан
Существующие уровни мониторинга окружающей среды и его организация
Эффективность любой системы (вида) мониторинга во многом определяется его организацией, что представляет собой сложную, многоплановую задачу.
Прежде всего, сложность организации мониторинг
Новости и инфо для студентов