Was sind Umweltfaktoren? Ökologische Faktoren und das Konzept der ökologischen Nische. Ökologische Rolle der wichtigsten abiotischen Faktoren

Klassifizierung von Umweltfaktoren

Ökologische Umweltfaktoren. Abiotischen Faktoren

1. Umweltfaktor- Hierbei handelt es sich um jedes Element der Umwelt, das zumindest in einem der Stadien seiner individuellen Entwicklung eine direkte oder indirekte Wirkung auf einen lebenden Organismus haben kann, oder um jede Umweltbedingung, auf die der Organismus mit Anpassungsreaktionen reagiert.

Im Allgemeinen ist ein Faktor eine treibende Kraft eines Prozesses oder einer Erkrankung, die den Körper beeinflusst. Die Umwelt ist durch eine Vielzahl von Umweltfaktoren gekennzeichnet, auch solche, die noch nicht bekannt sind. Jeder lebende Organismus steht im Laufe seines Lebens unter dem Einfluss vieler Umweltfaktoren, die sich in Herkunft, Qualität, Quantität, Einwirkungszeit, d. h. Regime. Somit besteht die Umwelt tatsächlich aus einer Reihe von Umweltfaktoren, die den Körper beeinflussen.

Wenn die Umwelt jedoch, wie bereits erwähnt, keine quantitativen Merkmale aufweist, wird jeder einzelne Faktor (sei es Luftfeuchtigkeit, Temperatur, Druck, Nahrungsproteine, Anzahl der Raubtiere, eine chemische Verbindung in der Luft usw.) charakterisiert nach Maß und Zahl, d.h. das heißt, es kann in Zeit und Raum (in der Dynamik) gemessen, mit einem Standard verglichen, einer Modellierung, Vorhersage (Prognose) unterzogen und letztendlich in eine bestimmte Richtung geändert werden. Sie können nur kontrollieren, was Maß und Zahl hat.

Für einen Betriebsingenieur, Wirtschaftswissenschaftler, Sanitätsarzt oder Ermittler einer Staatsanwaltschaft macht die Forderung „Umweltschutz“ keinen Sinn. Und wenn die Aufgabe oder Bedingung in quantitativer Form ausgedrückt wird, in Form beliebiger Mengen oder Ungleichungen (zum Beispiel: C i< ПДК i или M i < ПДВ i то они вполне понятны и в практическом, и в юридическом отношении. Задача предприятия - не "охранять природу", а с помощью инженерных или организационных приемов выполнить названное условие, т. е. именно таким путем управлять качеством окружающей среды, чтобы она не представляла угрозы здоровью людей. Обеспечение выполнения этих условий - задача контролирующих служб, а при невыполнении их предприятие несет ответственность.

Klassifizierung von Umweltfaktoren

Jede Klassifizierung einer Menge ist eine Methode zu ihrer Erkenntnis oder Analyse. Basierend auf den gestellten Aufgaben können Objekte und Phänomene nach verschiedenen Kriterien klassifiziert werden. Von den vielen existierenden Klassifizierungen von Umweltfaktoren empfiehlt es sich, für die Zwecke dieses Kurses die folgende zu verwenden (Abb. 1).

Alle Umweltfaktoren können im Allgemeinen in zwei große Kategorien eingeteilt werden: Faktoren der unbelebten oder inerten Natur, auch abiotisch oder abiogen genannt, und Faktoren der belebten Natur – biotisch, oder biogen. Aber in ihrem Ursprung können beide Gruppen ähnlich sein natürlich, so und anthropogen, d.h. im Zusammenhang mit menschlichem Einfluss. Manchmal unterscheiden sie sich anthropisch Und anthropogen Faktoren. Die erste umfasst nur direkte menschliche Auswirkungen auf die Natur (Umweltverschmutzung, Fischerei, Schädlingsbekämpfung), die zweite umfasst hauptsächlich indirekte Folgen im Zusammenhang mit Veränderungen der Umweltqualität.

Reis. 1. Klassifizierung von Umweltfaktoren

Bei seinen Aktivitäten verändert der Mensch nicht nur die Regime natürlicher Umweltfaktoren, sondern schafft auch neue, beispielsweise durch die Synthese neuer chemischer Verbindungen – Pestizide, Düngemittel, Medikamente, synthetische Materialien usw. Zu den Faktoren der unbelebten Natur zählen körperlich(Raum, Klima, Orographie, Boden) und chemisch(Luftbestandteile, Wasser, Säuregehalt und andere chemische Eigenschaften des Bodens, Verunreinigungen industriellen Ursprungs). Biotische Faktoren umfassen zoogen(Einfluss von Tieren), phytogen(Einfluss von Pflanzen), mikrogen(Einfluss von Mikroorganismen). In einigen Klassifikationen umfassen biotische Faktoren alle anthropogenen Faktoren, einschließlich physikalischer und chemischer Faktoren.

Neben der betrachteten gibt es noch weitere Klassifizierungen von Umweltfaktoren. Faktoren werden identifiziert abhängig und unabhängig von der Anzahl und Dichte der Organismen. Beispielsweise hängen klimatische Faktoren nicht von der Anzahl der Tiere und Pflanzen ab, und Massenkrankheiten, die durch pathogene Mikroorganismen (Epidemien) bei Tieren oder Pflanzen verursacht werden, hängen sicherlich mit deren Anzahl zusammen: Epidemien treten auf, wenn enger Kontakt zwischen Individuen besteht oder wenn dies der Fall ist in der Regel durch Nahrungsmangel geschwächt, wenn eine schnelle Übertragung des Erregers von einem Individuum auf ein anderes möglich ist und auch die Resistenz gegen den Erreger verloren geht.

Das Makroklima hängt nicht von der Anzahl der Tiere ab, das Mikroklima kann sich jedoch aufgrund ihrer Lebensaktivität erheblich ändern. Wenn beispielsweise Insekten mit ihrer hohen Anzahl im Wald die meisten Nadeln oder Blätter von Bäumen zerstören, ändern sich hier Windregime, Beleuchtung, Temperatur, Qualität und Quantität der Nahrung, was sich auf den Zustand der nachfolgenden Bäume auswirkt Generationen derselben oder anderer hier lebender Tiere. Die Massenvermehrung von Insekten lockt Insektenräuber und insektenfressende Vögel an. Ernten von Früchten und Samen beeinflussen Veränderungen in der Population mausähnlicher Nagetiere, Eichhörnchen und ihrer Raubtiere sowie vieler samenfressender Vögel.

Alle Faktoren können unterteilt werden regulierend(Manager) und einstellbar(gesteuert), was im Zusammenhang mit den obigen Beispielen auch leicht verständlich ist.

Die ursprüngliche Klassifizierung von Umweltfaktoren wurde von A. S. Monchadsky vorgeschlagen. Er ging von der Idee aus, dass alle Anpassungsreaktionen von Organismen auf bestimmte Faktoren mit dem Grad der Konstanz ihres Einflusses, also mit ihrer Periodizität, verbunden sind. Insbesondere hob er hervor:

1. primäre periodische Faktoren (solche, die durch die korrekte Periodizität im Zusammenhang mit der Erdrotation gekennzeichnet sind: Wechsel der Jahreszeiten, tägliche und saisonale Änderungen der Beleuchtung und Temperatur); Diese Faktoren waren ursprünglich unserem Planeten innewohnend und das entstehende Leben musste sich sofort an sie anpassen;

2. sekundäre periodische Faktoren (sie werden von den primären abgeleitet); dazu zählen alle physikalischen und viele chemische Faktoren, wie Luftfeuchtigkeit, Temperatur, Niederschlag, Populationsdynamik von Pflanzen und Tieren, der Gehalt an gelösten Gasen im Wasser usw.;

3. nichtperiodische Faktoren, die nicht durch regelmäßige Periodizität (Zyklizität) gekennzeichnet sind; Dabei handelt es sich beispielsweise um Faktoren, die mit dem Boden in Zusammenhang stehen, oder um verschiedene Arten von Naturphänomenen.

Natürlich sind nur der Bodenkörper selbst und die darunter liegenden Böden „nicht periodisch“, und auch die Dynamik von Temperatur, Feuchtigkeit und vielen anderen Eigenschaften des Bodens hängt mit primären periodischen Faktoren zusammen.

Anthropogene Faktoren sind definitiv nicht periodisch. Zu diesen nicht periodischen Faktoren zählen vor allem Schadstoffe, die in Industrieemissionen und -ableitungen enthalten sind. Im Laufe der Evolution sind lebende Organismen in der Lage, Anpassungen an natürliche periodische und nichtperiodische Faktoren (z. B. Winterschlaf, Überwinterung usw.) sowie an Veränderungen im Gehalt an Verunreinigungen in Wasser oder Luft, Pflanzen und Tieren zu entwickeln. kann die entsprechende Anpassung in der Regel nicht erwerben und erblich fixieren. Zwar sind einige Wirbellose, zum Beispiel pflanzenfressende Milben aus der Klasse der Spinnentiere, die in geschlossenen Bodenverhältnissen Dutzende Generationen pro Jahr haben, in der Lage, gegen Gift resistente Rassen zu bilden, indem sie ständig die gleichen Pestizide gegen sie einsetzen, indem sie Individuen auswählen, die das tun solchen Widerstand erben.

Es muss betont werden, dass der Begriff „Faktor“ differenziert angegangen werden sollte, wobei zu berücksichtigen ist, dass Faktoren sowohl direkter (unmittelbarer) als auch indirekter Wirkung sein können. Der Unterschied besteht darin, dass der direkte Faktor quantifiziert werden kann, die indirekten Faktoren jedoch nicht. Beispielsweise können Klima oder Relief hauptsächlich verbal bezeichnet werden, sie bestimmen jedoch die Regime direkter Wirkungsfaktoren – Luftfeuchtigkeit, Tageslichtstunden, Temperatur, physikalisch-chemische Eigenschaften des Bodens usw.

Umweltfaktoren sind eine Reihe bestimmter Umweltbedingungen und ihrer Elemente, die sich auf Organismen auswirken können, die mit dieser Umwelt interagieren. Jeder Organismus wiederum reagiert angemessen auf diese Einflüsse und entwickelt Anpassungsmaßnahmen. Es sind Umweltfaktoren, die die Möglichkeit der Existenz und des normalen Funktionierens von Organismen bestimmen. Meistens sind Lebewesen jedoch nicht nur einem, sondern mehreren Faktoren gleichzeitig ausgesetzt. Dies hat zweifellos einen spezifischen Einfluss auf die Anpassungsfähigkeit.

Einstufung

Aufgrund ihrer Herkunft werden folgende Umweltfaktoren unterschieden:

1. Biotisch.

2. Abiotisch.

3. Anthropogen.

Die erste Gruppe umfasst die Beziehungen verschiedener lebender Organismen untereinander und umfasst auch deren Gesamtwirkung auf die Umwelt. Darüber hinaus kann die Interaktion lebender Organismen zu Veränderungen abiotischer Faktoren führen, beispielsweise zu Veränderungen in der Zusammensetzung von Bodenbedeckungen sowie zu mikroklimatischen Bedingungen der Umwelt. Unter den biotischen Faktoren werden zwei Gruppen unterschieden: zoo- und phytogene. Erstere sind für die Auswirkungen verschiedener Tierarten aufeinander und auf die Umwelt verantwortlich, letztere wiederum für die Wirkung pflanzlicher Organismen auf die Umwelt und deren Interaktion untereinander. Es ist zu beachten, dass auch der Einfluss von Tieren oder Pflanzen innerhalb einer bestimmten Art von Bedeutung ist und zusammen mit interspezifischen Beziehungen untersucht wird.

Die zweite Gruppe umfasst Umweltfaktoren, die das Zusammenspiel von unbelebter Natur und lebenden Organismen veranschaulichen, das durch direkten oder indirekten Einfluss erfolgt. Es gibt chemische, klimatische, hydrografische, pyrogene, orografische und edaphische Faktoren. Sie spiegeln die Wirkung aller vier Elemente wider: Wasser, Erde, Feuer und Luft. Die dritte Gruppe von Faktoren zeigt den Grad der Auswirkungen menschlicher Lebensprozesse auf die Umwelt sowie auf Flora und Fauna. Diese Kategorie umfasst direkte und indirekte Auswirkungen, die in jeder Form der Lebensaktivität der menschlichen Gesellschaft liegen. Zum Beispiel die Entwicklung von Erdbedeckungen, die Entstehung neuer und die Zerstörung bestehender Arten, die Anpassung der Individuenzahl, Umweltverschmutzung und vieles mehr.

Biosystem

Ein Biosystem wird aus einer Reihe von Bedingungen und Faktoren sowie den in einer bestimmten Region vorkommenden Arten gebildet. Es veranschaulicht anschaulich alle Beziehungen zwischen Organismen und Elementen der unbelebten Natur. Die Struktur eines Biosystems kann komplex und verwirrend aussehen, daher ist es in manchen Fällen bequemer, eine spezielle Form zu verwenden, die als „ökologische Pyramide“ bezeichnet wird. Ein ähnliches grafisches Modell wurde 1927 vom Engländer C. Elton entwickelt. Es gibt drei Arten von Pyramiden, die jeweils entweder die Größe der Populationen (Zahlenpyramide) oder die Gesamtmenge der verbrauchten Biomasse (Biomassepyramide) oder die in Organismen enthaltene Energiereserve (Energiepyramide) widerspiegeln.

Meistens hat die Konstruktion solcher Bauwerke eine Pyramidenform, daher der Name. Allerdings kann es in manchen Fällen zu einer sogenannten umgekehrten Pyramide kommen. Das bedeutet, dass die Zahl der Verbraucher die Zahl der Produzenten übersteigt.

Gemeinschaften) untereinander und mit ihrer Umwelt. Dieser Begriff wurde erstmals 1869 vom deutschen Biologen Ernst Haeckel vorgeschlagen. Er entstand zu Beginn des 20. Jahrhunderts zusammen mit Physiologie, Genetik und anderen als eigenständige Wissenschaft. Das Anwendungsgebiet der Ökologie sind Organismen, Populationen und Gemeinschaften. Die Ökologie betrachtet sie als lebenden Bestandteil eines Systems namens Ökosystem. In der Ökologie haben die Konzepte der Bevölkerung – Gemeinschaft und Ökosystem – klare Definitionen.

Eine Population (aus ökologischer Sicht) ist eine Gruppe von Individuen derselben Art, die ein bestimmtes Territorium besetzen und normalerweise bis zu einem gewissen Grad von anderen ähnlichen Gruppen isoliert sind.

Eine Gemeinschaft ist eine Gruppe von Organismen verschiedener Arten, die im selben Gebiet leben und über trophische (Nahrung) oder räumliche Verbindungen miteinander interagieren.

Ein Ökosystem ist eine Gemeinschaft von Organismen mit ihrer Umwelt, die miteinander interagieren und eine ökologische Einheit bilden.

Alle Ökosysteme der Erde sind in der Ökosphäre vereint. Es ist klar, dass es absolut unmöglich ist, die gesamte Biosphäre der Erde mit Forschung abzudecken. Daher ist der Anwendungspunkt der Ökologie das Ökosystem. Allerdings besteht ein Ökosystem, wie aus den Definitionen hervorgeht, aus Populationen, Einzelorganismen und allen Faktoren der unbelebten Natur. Darauf aufbauend sind verschiedene Ansätze zur Untersuchung von Ökosystemen möglich.

Ökosystemansatz.Beim Ökosystemansatz untersucht der Ökologe den Energiefluss im Ökosystem. Das größte Interesse gilt dabei der Beziehung der Organismen untereinander und mit der Umwelt. Dieser Ansatz ermöglicht es, die komplexe Struktur der Zusammenhänge in einem Ökosystem zu erklären und Empfehlungen für ein rationales Umweltmanagement zu geben.

Gemeinschaften erkunden. Mit diesem Ansatz werden die Artenzusammensetzung von Gemeinschaften und die Faktoren, die die Verbreitung bestimmter Arten einschränken, detailliert untersucht. Dabei werden klar unterscheidbare biotische Einheiten (Wiese, Wald, Sumpf etc.) untersucht.
ein Ansatz. Der Anwendungspunkt dieses Ansatzes ist, wie der Name schon sagt, die Bevölkerung.
Lebensraumstudie. Dabei wird ein relativ homogener Bereich der Umwelt untersucht, in dem ein bestimmter Organismus lebt. Es wird in der Regel nicht separat als eigenständiges Forschungsgebiet genutzt, liefert aber das notwendige Material für das Verständnis des Ökosystems als Ganzes.
Es ist zu beachten, dass alle oben genannten Ansätze idealerweise in Kombination verwendet werden sollten, dies ist jedoch derzeit aufgrund des erheblichen Umfangs der untersuchten Objekte und der begrenzten Anzahl von Feldforschern praktisch unmöglich.

Die Ökologie als Wissenschaft nutzt eine Vielzahl von Forschungsmethoden, um objektive Informationen über die Funktionsweise natürlicher Systeme zu erhalten.

Methoden der Umweltforschung:

• Überwachung
• Experiment
• Bevölkerungszählung
• Modellierungsmethode

Umweltfaktoren, ihr Einfluss auf Organismen

Als Umweltfaktoren werden Temperatur, physikalisch-chemische und biologische Elemente des Lebensraums bezeichnet, die einen konstanten oder periodischen, direkten oder indirekten Einfluss auf Organismen und Populationen haben.

Umweltfaktoren werden wie folgt unterteilt:

Abiotisch – Temperatur- und Klimabedingungen, Luftfeuchtigkeit, chemische Zusammensetzung der Atmosphäre, Boden, Wasser, Beleuchtung, Reliefmerkmale;

Biotisch – lebende Organismen und die direkten Produkte ihrer lebenswichtigen Aktivität;

Anthropogen – der Mensch und die direkten Produkte seiner wirtschaftlichen und sonstigen Aktivitäten.

Wichtigste abiotische Faktoren

1. Sonnenstrahlung: Ultraviolette Strahlen sind schädlich für den Körper. Der sichtbare Teil des Spektrums sorgt für Photosynthese. Infrarotstrahlen erhöhen die Temperatur der Umgebung und des Körpers von Organismen.

2. Die Temperatur beeinflusst die Geschwindigkeit von Stoffwechselreaktionen. Tiere mit einer konstanten Körpertemperatur werden als homöothermisch bezeichnet, solche mit variabler Körpertemperatur als poikilotherm.

3. Die Luftfeuchtigkeit wird durch die Wassermenge im Lebensraum und im Körperinneren charakterisiert. Anpassungen von Tieren sind mit der Wassergewinnung, der Speicherung von Fett als Wasserquelle während der Oxidation und dem Übergang in den Winterschlaf in der Hitze verbunden. Pflanzen entwickeln Wurzelsysteme, die Kutikula an den Blättern wird dicker, die Fläche der Blattspreite nimmt ab und die Blätter werden reduziert.

4. Das Klima ist eine Reihe von Faktoren, die durch saisonale und tägliche Periodizität gekennzeichnet sind und durch die Rotation der Erde um die Sonne und ihre eigene Achse bestimmt werden. Anpassungen von Tieren äußern sich im Übergang in den Winterschlaf in der kalten Jahreszeit, in Erstarrung bei poikilothermen Organismen. Bei Pflanzen sind Anpassungen mit dem Übergang in einen Ruhezustand (Sommer oder Winter) verbunden. Bei großen Wasserverlusten geraten viele Organismen in einen Ruhezustand – eine maximale Verlangsamung der Stoffwechselprozesse.

5. Biologische Rhythmen – periodische Schwankungen in der Intensität der Wirkung von Faktoren. Der tägliche Biorhythmus bestimmt die äußeren und inneren Reaktionen von Organismen auf den Wechsel von Tag und Nacht

Organismen passen sich durch den Prozess der natürlichen Selektion an den Einfluss bestimmter Faktoren an. Ihre Anpassungsfähigkeit wird durch die Reaktionsnorm in Bezug auf jeden der Faktoren bestimmt, die sowohl ständig wirken als auch in ihren Werten schwanken. Beispielsweise ist die Länge der Tageslichtstunden in einer bestimmten Region konstant, Temperatur und Luftfeuchtigkeit können jedoch in relativ weiten Grenzen schwanken.

Umweltfaktoren werden durch die Intensität der Wirkung, den optimalen Wert (Optimum), die maximalen und minimalen Werte charakterisiert, innerhalb derer das Leben eines bestimmten Organismus möglich ist. Diese Parameter sind für Vertreter verschiedener Arten unterschiedlich.

Eine Abweichung vom Optimum eines beliebigen Faktors, beispielsweise eine Verringerung der Futtermenge, kann die Ausdauergrenzen von Vögeln oder Säugetieren im Verhältnis zu einer Verringerung der Lufttemperatur verengen.

Ein Faktor, dessen Wert aktuell an oder außerhalb der Erträglichkeitsgrenzen liegt, wird als limitierend bezeichnet.

Organismen, die in einem weiten Bereich von Faktorschwankungen existieren können, werden Eurybionten genannt. Beispielsweise tolerieren Organismen, die in kontinentalen Klimazonen leben, große Temperaturschwankungen. Solche Organismen haben meist weite Verbreitungsgebiete.

Faktorintensitätsminimum, optimales Maximum

Reis. 23. Die Wirkung von Umweltfaktoren auf lebende Organismen: A – allgemeines Schema; B - Diagramm für Warmblüter und Kaltblüter

Wichtigste biotische Faktoren

Organismen derselben Art gehen sowohl untereinander als auch mit Vertretern anderer Arten Beziehungen unterschiedlicher Natur ein. Diese Beziehungen werden dementsprechend in intraspezifische und interspezifische unterteilt.

Intraspezifische Beziehungen manifestieren sich im intraspezifischen Wettbewerb um Nahrung, Unterkunft, Weibchen sowie in Verhaltensmerkmalen und der Beziehungshierarchie zwischen Mitgliedern der Bevölkerung.

Beziehungen zwischen Arten:

Gegenseitigkeit ist eine Form einer für beide Seiten vorteilhaften symbiotischen Beziehung zwischen zwei Populationen verschiedener Arten;

Kommensalismus ist eine Form der Symbiose, bei der die Beziehung vor allem für eine der beiden zusammenlebenden Arten (Pilotfisch und Hai) von Vorteil ist;

Raub ist eine Beziehung, bei der Individuen einer Art Individuen einer anderen Art töten und fressen.

Anthropogene Faktoren werden mit menschlichen Aktivitäten in Verbindung gebracht, unter deren Einfluss sich die Umwelt verändert und bildet. Die menschliche Aktivität erstreckt sich auf fast die gesamte Biosphäre: Bergbau, Erschließung der Wasserressourcen, Entwicklung der Luft- und Raumfahrt beeinflussen den Zustand der Biosphäre. Infolgedessen kommt es in der Biosphäre zu zerstörerischen Prozessen, zu denen Wasserverschmutzung, der „Treibhauseffekt“, der mit einem Anstieg der Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre einhergeht, Schäden an der Ozonschicht, „saurer Regen“ usw.

Biogeozänose

Bei der Biogeozänose handelt es sich um eine Ansammlung von Populationen verschiedener Arten, die zusammenleben und miteinander und mit der unbelebten Natur interagieren und unter relativ homogenen Umweltbedingungen ein komplexes, selbstregulierendes System bilden. Der Begriff wurde von V.N. eingeführt. Suchachow.

Die Zusammensetzung der Biogeozänose umfasst: Biotop (nicht lebender Teil der Umwelt) und Biozönose (alle Arten von Organismen, die das Biotop bewohnen).

Die Gesamtheit der in einer bestimmten Biogeozänose lebenden Pflanzen wird üblicherweise als Phytozönose bezeichnet, die Gesamtheit der Tiere als Zoozönose und die Gesamtheit der Mikroorganismen als Mikrorobozänose.

Merkmale der Biogeozänose:

Biogeozänose hat natürliche Grenzen;

Bei der Biogeozänose interagieren alle Umweltfaktoren;

Jede Biogeozänose ist durch einen bestimmten Stoff- und Energiekreislauf gekennzeichnet;

Die Biogeozänose ist über die Zeit relativ stabil und bei einseitig gerichteten Veränderungen des Biotops zur Selbstregulierung und Selbstentwicklung fähig. Den Wechsel von Biozönosen nennt man Sukzession.

Struktur der Biogeozänose:

Produzenten – Pflanzen, die durch den Prozess der Photosynthese organische Substanzen produzieren;

Verbraucher sind Verbraucher von fertiger organischer Substanz;

Zersetzer – Bakterien, Pilze sowie Tiere, die sich von Aas und Mist ernähren – zerstören organische Stoffe und wandeln sie in anorganische um.

Die aufgeführten Komponenten der Biogeozänose stellen trophische Ebenen dar, die mit dem Austausch und der Übertragung von Nährstoffen und Energie verbunden sind.

Organismen unterschiedlicher trophischer Ebenen bilden Nahrungsketten, in denen Stoffe und Energie schrittweise von Ebene zu Ebene übertragen werden. Auf jeder trophischen Ebene werden 5–10 % der Energie der einströmenden Biomasse genutzt.

Nahrungsketten bestehen normalerweise aus 3-5 Gliedern, zum Beispiel: Pflanzen-Kuh-Mensch; Pflanzen-Marienkäfer-Meise-Falke; Pflanzen-Fliegen-Frosch-Schlangen-Adler.

Die Masse jedes weiteren Glieds in der Nahrungskette nimmt um etwa das Zehnfache ab. Diese Regel wird als Regel der ökologischen Pyramide bezeichnet. Die Verhältnisse der Energiekosten lassen sich in Zahlen-, Biomasse- und Energiepyramiden widerspiegeln.

Künstliche Biozönosen, die von Menschen in der Landwirtschaft geschaffen wurden, werden Agrozönosen genannt. Sie sind hochproduktiv, verfügen jedoch nicht über die Fähigkeit zur Selbstregulierung und Stabilität, da sie auf die menschliche Aufmerksamkeit angewiesen sind.

Biosphäre

Es gibt zwei Definitionen der Biosphäre.

1. Die Biosphäre ist der besiedelte Teil der geologischen Hülle der Erde.

2. Die Biosphäre ist ein Teil der geologischen Hülle der Erde, deren Eigenschaften durch die Aktivität lebender Organismen bestimmt werden.

Die zweite Definition deckt einen größeren Raum ab: Schließlich verteilt sich der bei der Photosynthese entstehende Luftsauerstoff in der Atmosphäre und ist dort vorhanden, wo keine lebenden Organismen leben.

Die Biosphäre besteht nach der ersten Definition aus der Lithosphäre, der Hydrosphäre und den unteren Schichten der Atmosphäre – der Troposphäre. Die Grenzen der Biosphäre werden durch den Ozonschirm begrenzt, dessen obere Grenze in einer Höhe von 20 km und dessen untere Grenze in einer Tiefe von etwa 4 km liegt.

Die Biosphäre umfasst nach der zweiten Definition die gesamte Atmosphäre.

Die Lehre von der Biosphäre und ihren Funktionen wurde vom Akademiemitglied V.I. entwickelt. Wernadski.

Die Biosphäre ist das Verbreitungsgebiet des Lebens auf der Erde, einschließlich lebender Materie (Substanz, die Teil lebender Organismen ist). Ein bioinerter Stoff ist ein Stoff, der nicht Teil lebender Organismen ist, sondern durch deren Aktivität (Boden, natürliche Gewässer, Luft) gebildet wird.

Lebende Materie, die weniger als 0,001 % der Masse der Biosphäre ausmacht, ist der aktivste Teil der Biosphäre.

In der Biosphäre kommt es zu einer ständigen Migration von Stoffen sowohl biogenen als auch abiogenen Ursprungs, wobei lebende Organismen eine große Rolle spielen. Der Stoffkreislauf bestimmt die Stabilität der Biosphäre.

Die wichtigste Energiequelle zur Unterstützung des Lebens in der Biosphäre ist die Sonne. Seine Energie wird durch photosynthetische Prozesse in phototrophen Organismen in die Energie organischer Verbindungen umgewandelt. Energie sammelt sich in den chemischen Bindungen organischer Verbindungen, die Pflanzenfressern und Fleischfressern als Nahrung dienen. Organische Nahrungsstoffe werden im Stoffwechsel zersetzt und aus dem Körper ausgeschieden. Die ausgeschiedenen oder abgestorbenen Überreste werden wiederum von Bakterien, Pilzen und einigen anderen Organismen zersetzt. Die dabei entstehenden chemischen Verbindungen und Elemente sind am Stoffkreislauf beteiligt.

Die Biosphäre benötigt einen ständigen Zufluss externer Energie, da alle chemische Energie in thermische Energie umgewandelt wird.

Funktionen der Biosphäre:

Gas – Freisetzung und Aufnahme von Sauerstoff und Kohlendioxid, Reduktion von Stickstoff;

Konzentration - Ansammlung chemischer Elemente, die in der äußeren Umgebung verteilt sind, durch Organismen;

Redox – Oxidation und Reduktion von Stoffen bei der Photosynthese und dem Energiestoffwechsel;

Biochemisch – im Stoffwechselprozess realisiert.

Energie – im Zusammenhang mit der Nutzung und Umwandlung von Energie.

Infolgedessen laufen biologische und geologische Evolution gleichzeitig ab und sind eng miteinander verbunden. Die geochemische Evolution erfolgt unter dem Einfluss der biologischen Evolution.

Die Masse aller lebenden Materie in der Biosphäre ist ihre Biomasse, die etwa 2,4-1012 Tonnen entspricht.

Landbewohnende Organismen machen 99,87 % der gesamten Biomasse aus, die Biomasse der Ozeane beträgt 0,13 %. Die Menge an Biomasse nimmt von den Polen zum Äquator hin zu. Biomasse (B) ist gekennzeichnet durch:

a) Produktivität – die Zunahme der Substanz pro Flächeneinheit (P);

b) Reproduktionsrate – das Verhältnis von Produktion zu Biomasse pro Zeiteinheit (P/B).

Am produktivsten sind tropische und subtropische Wälder.

Der Teil der Biosphäre, der durch aktive menschliche Aktivität beeinflusst wird, wird Noosphäre genannt – die Sphäre des menschlichen Geistes. Der Begriff impliziert einen angemessenen menschlichen Einfluss auf die Biosphäre im modernen Zeitalter des wissenschaftlichen und technischen Fortschritts. Meistens ist dieser Einfluss jedoch schädlich für die Biosphäre, was wiederum schädlich für die Menschheit ist.

Der Stoff- und Energiekreislauf in der Biosphäre wird durch die Lebenstätigkeit der Organismen bestimmt und ist eine notwendige Voraussetzung für deren Existenz. Die Kreisläufe sind nicht geschlossen, daher reichern sich chemische Elemente in der äußeren Umgebung und in Organismen an.

Kohlenstoff wird von Pflanzen bei der Photosynthese aufgenommen und von Organismen bei der Atmung abgegeben. Es reichert sich auch in der Umwelt in Form fossiler Brennstoffe und in Organismen in Form von Reserven organischer Substanzen an.

Durch die Aktivität stickstofffixierender und nitrifizierender Bakterien wird Stickstoff in Ammoniumsalze und Nitrate umgewandelt. Nachdem Stickstoffverbindungen von Organismen verbraucht und durch Zersetzer denitrifiziert wurden, gelangt der Stickstoff wieder in die Atmosphäre. Schwefel kommt in Form von Sulfiden und freiem Schwefel in marinen Sedimentgesteinen und Böden vor. Durch die Oxidation durch Schwefelbakterien wandelt es sich in Sulfate um, gelangt in Pflanzengewebe und wird dann zusammen mit den Resten ihrer organischen Verbindungen anaeroben Zersetzern ausgesetzt. Der durch ihre Aktivität entstehende Schwefelwasserstoff wird durch Schwefelbakterien wieder oxidiert.

Phosphor kommt in Phosphaten in Gesteinen, in Süßwasser- und Meeressedimenten sowie in Böden vor. Durch Erosion werden Phosphate ausgewaschen und werden im sauren Milieu unter Bildung von Phosphorsäure löslich, die von den Pflanzen aufgenommen wird. In tierischen Geweben ist Phosphor Bestandteil von Nukleinsäuren und Knochen. Durch den Abbau der verbleibenden organischen Verbindungen durch Zersetzer gelangt es wieder in den Boden und dann zu den Pflanzen.

Ein Umweltfaktor ist jede Umweltbedingung, die einen direkten oder indirekten Einfluss auf einen lebenden Organismus zumindest in einem der Stadien seiner individuellen Entwicklung haben kann. Der Körper reagiert auf Umweltfaktoren mit spezifischen Anpassungsreaktionen.

Umweltfaktoren werden in zwei Kategorien unterteilt:

Abiotisch – Faktoren der unbelebten Natur (gr. „bios“ – Leben);

Biotisch – Faktoren der belebten Natur.

Abiotische Faktoren werden in folgende Gruppen eingeteilt:

Klima: Licht, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftbewegung, Druck;

Edafogen („edaphos“ – Boden): mechanischer Zustand des Bodens, Feuchtigkeitskapazität, Luftdurchlässigkeit, Dichte;

Orographisch (gr. „oros“ – Berg): Relief, Höhe über dem Meeresspiegel, Hanglage;

Chemisch: Gaszusammensetzung der Luft, Salzzustand des Wassers, Konzentration, Säuregehalt und Zusammensetzung der Bodenlösungen.

Unter biotischen Faktoren versteht man die Gesamtheit der Einflüsse der Lebenstätigkeit einiger Organismen auf andere. Die Interaktionen zwischen Pflanzen und Tieren sind äußerst vielfältig. Unter direkten Wechselwirkungen versteht man den direkten Einfluss eines Organismus auf einen anderen. Indirekte Wechselwirkungen sind Veränderungen abiotischer Faktoren, die sich auf andere Organismen auswirken.

Aus allgemeinökologischer Sicht sind alle Organismen füreinander notwendig. Unter natürlichen Bedingungen strebt keine Art danach, eine andere Art vollständig zu zerstören. All dies muss der Mensch bei der Planung der Interaktion zwischen Natur und Mensch berücksichtigen.

Biotische Faktoren werden in Gruppen eingeteilt:

Phytogen, verursacht durch den Einfluss pflanzlicher Organismen;

Zoogen, verursacht durch den Kontakt mit tierischen Organismen;

Mikrobiogen – Exposition gegenüber Viren, Bakterien, Protozoen;

Anthropogen – menschlicher Einfluss.

Es gibt andere Klassifizierungen von Umweltfaktoren. Beispielsweise können wir zwischen Faktoren unterscheiden, die von der Anzahl der Individuen in der Population abhängen und nicht davon abhängen. Organismen können in Lebensraumbereiche eingeteilt werden. Von besonderer Bedeutung ist die Einteilung der Umweltfaktoren in permanente und periodische. Anpassung, d.h. Anpassung ist nur an periodische Umweltfaktoren möglich.

Wichtigste abiotische Faktoren:

1. Strahlungsenergie der Sonne. 99 % der Sonnenenergie, die die Erde erreicht, stammt aus ultravioletten, sichtbaren und infraroten Strahlen. Darüber hinaus machen ultraviolette Strahlen 7 %, sichtbare Strahlen 48 % und Infrarotstrahlen 45 % der Energie aus. Der Wärmehaushalt des Planeten wird durch Infrarotstrahlung unterstützt. Pflanzen nutzen orangerote und ultraviolette Strahlen zur Photosynthese.

Lebende Organismen haben tägliche Aktivitätszyklen, die mit dem Wechsel von Tag und Nacht verbunden sind. Die Menge der Sonnenenergie hängt von der Tageslänge, dem Einfallswinkel und der Transparenz der Luft ab. Frisch gefallener Schnee reflektiert bis zu 95 % der Sonnenstrahlung, kontaminierter Schnee – bis zu 45–50 %, schwarzer Boden – bis zu 5 % der Sonnenstrahlen, Nadelwälder – 10–15 %, leichter Boden – 35–45 %.

2. Abiotische Faktoren der Atmosphäre. Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft. Die unteren Schichten der Atmosphäre sind am feuchtigkeitsreichsten. Die Luftschicht bis zu einer Höhe von 1,5 km enthält etwa 50 % der gesamten Luftfeuchtigkeit. Das Feuchtigkeitsdefizit ist die Differenz zwischen maximaler und gegebener Sättigung. Feuchtigkeitsmangel ist ein wichtiger Umweltfaktor, da er zwei Parameter gleichzeitig charakterisiert: die Lufttemperatur T und seine Luftfeuchtigkeit W. Je höher das Feuchtigkeitsdefizit, desto wärmer ist es. Die Analyse der Dynamik des Feuchtigkeitsmangels ermöglicht es uns, verschiedene Phänomene in der Welt der tierischen Organismen vorherzusagen.

Niederschlag ist das Ergebnis der Kondensation von atmosphärischem Wasserdampf. Niederschlagsmuster sind der wichtigste Faktor, der die Migration von Schadstoffen in die Atmosphäre reguliert.

Die Zusammensetzung der Atmosphäre ist relativ konstant. Erst in den letzten Jahrzehnten ist die Konzentration von Stickstoff, Schwefel und Kohlenoxiden gestiegen. Mit zunehmender Höhe über dem Meeresspiegel verändert sich die Zusammensetzung der Atmosphäre. Der Gehalt an leichten Gasen wie Wasserstoff und Helium nimmt zu.

Die Bewegung von Luftmassen erfolgt durch ungleiche Erwärmung der Erdoberfläche. Der Wind trägt Verunreinigungen der atmosphärischen Luft. Ein Hochdruckgebiet ist ein Gebiet mit hohem Luftdruck, das dazu neigt, sich in ein Gebiet mit niedrigerem Druck zu bewegen.

3. Abiotische Faktoren der Bodenbedeckung. Dazu gehören die mechanische Zusammensetzung des Bodens, die Wasserdurchlässigkeit, die Fähigkeit, Feuchtigkeit zu speichern, die Möglichkeit des Eindringens von Wurzeln usw.

Alle Bodenhorizonte sind eine Mischung aus organischen und mineralischen Verbindungen. Über 50 % der mineralischen Zusammensetzung des Bodens bestehen aus Siliziumoxiden SiO 2. Der restliche Teil des Bodens besteht aus folgenden Oxiden: 1-25 % Al 2 Ö 3 ; 1-10 % FeO; 0,1-5,0 % MgO, K 2 Ö, P 2 Ö 5 , CaO. Organische Stoffe gelangen mit Pflanzenresten in den Boden. Im Boden werden diese Rückstände zerstört (mineralisiert) oder in eine komplexere organische Verbindung umgewandelt: Humus oder Humus

Im Boden finden verschiedene Prozesse statt, die mit dem Leben von Bakterien verbunden sind. Es gibt viele davon und ihre Funktionen sind vielfältig. Einige Bakterien nehmen an Transformationszyklen eines Elements teil ( R), andere Bakterien verarbeiten Verbindungen mehrerer Elemente ( MIT, Sa usw).

Pflanzen nutzen Bodenmineralien, um Stängel, Zweige und Blätter zu bilden. Verluste an Bodenmineralien werden in der Regel durch Mineraldünger ausgeglichen. Pflanzen können diese Düngemittel erst nutzen, nachdem Mikroben sie in eine biologisch zugängliche Form umgewandelt haben. Die meisten Mikroorganismen kommen in Bodenschichten bis zu einer Tiefe von 40 cm vor.

In der Industrie wird Boden zur Abwasserbehandlung in Bewässerungsfeldern und Filterfeldern genutzt. Unter aktiver Beteiligung der Bodenflora und -fauna werden schädliche organische Stoffe oxidiert.

4. Abiotische Faktoren der aquatischen Umwelt. Dies sind Dichte, Viskosität, Mobilität, Konzentration an gelöstem Sauerstoff, Temperaturschichtung, d. h. Temperaturänderung mit der Tiefe. Die Wassertemperatur variiert in einem relativ engen Bereich von 2 bis 37 °C. Die Dynamik von Wassertemperaturschwankungen ist viel geringer als die von Luft.

Ein wichtiger Faktor ist der Salzgehalt des Wassers. Im Süßwasser liegen Salze in Form von Carbonaten vor, im Meerwasser als Chloride und teilweise als Sulfate. Der Salzgehalt im offenen Ozean beträgt 35 g pro 1 Liter Wasser, im Schwarzen Meer 19 g/l und im Kaspischen Meer 14 g/l. Wasserverschmutzung durch Industrieabwässer verändert den pH-Wert des Wassers, was zum Absterben von Wasserorganismen (Wasserorganismen) oder zur Verdrängung einiger Arten durch andere führt.