Экосистема

Содержание

Законы биологической продуктивности

1. Определите правильно составленную пастбищную цепь питания:

а) леопард – газель – трава;

б) клевер – заяц – орел – лягушка;

в) перегной – дождевой червь – землеройка – горностай;

г) трава – зеленый кузнечик – лягушка – уж.

(Ответ: г.)

2. Составьте пять цепей питания. Все они должны начаться с растений (их частей) или мертвых органических остатков (детрита). Промежуточным звеном в первом случае должен быть дождевой червь; во втором – личинка комара в пресном водоеме; в третьем – комнатная муха; в четвертом – личинка майского жука; в пятом – инфузория туфелька. Все цепи питания должны заканчиваться человеком. Предложите наиболее длинные варианты цепей. Почему количество звеньев не превышает 6–7?

Варианты ответов:

1) одуванчик – детрит – дождевой червь – курица – человек;

2) детрит – личинка комара – мелкая плотва – окунь – щука – человек;

3) детрит – личинка комнатной мухи (взрослая муха) – стрекоза – голавль – человек;

4) сосна (корни) – личинка майского жука – кабан – человек;

5) детрит – инфузория туфелька – малек карася – водная личинка стрекозы – нырковая утка – человек.

На каждый последующий трофический уровень переходит приблизительно только 10% энергии предыдущего уровня. Поэтому суммарное количество энергии в пищевых цепях стремительно падает.)

3. Назовите животных, которые в цепях питания могут занимать место консументов (потребителей) как первого, так и второго или даже третьего порядка.

(Ответ: человек, бурый медведь, серая крыса, шимпанзе, серая ворона, кабан и др.)

4. Назовите растения, которые могут занимать место и продуцента, и консумента второго порядка.

(Ответ: росянка, жирянка, венерина мухоловка, пузырчатка обыкновенная и другие насекомоядные растения.)

5. Укажите пастбищные (1) и детритные (2) пищевые цепи:

а) диатомовые водоросли – личинка поденки – личинка ручейника;

б) бурая водоросль – береговая улитка – кулик-сорока;

в) мертвое животное – личинка падальной мухи – травяная лягушка – уж обыкновенный;

г) нектар – муха – паук – землеройка – сова;

д) коровий помет – личинка мухи – скворец – ястреб-перепелятник;

е) листовая подстилка – дождевой червь – землеройка – горностай.

(Ответ: 1– а, б, г; 2 – в, д, е.)

6. Из общего количества энергии, передающегося в пищевой сети с одного трофического уровня на другой, примерно 10% :

а) изначально поступает от солнца;

б) расходуется в процессе дыхания;

в) идет на построение новых тканей;

г) превращается в бесполезное тепло;

д) выделяется в экскрементах.

(Ответ: в.)

7. В прудовых хозяйствах выгоднее выращивать толстолобиков, а не щук, потому что:

а) толстолобики быстрее растут;

б) щуки чаще гибнут от болезней и неблагоприятных условий;

в) толстолобики питаются энергетически дешевой растительной пищей, а щуки – дорогой, животной.

(Ответ: в.)

8. Многократно или однократно используется вещество в биогенном круговороте? Многократно или однократно используется энергия в биогенном круговороте?

(Ответ: вещество многократно; энергия однократно.)

9. На последующий трофический уровень переходит примерно 10% энергии, заключенной в организме. Объясните, куда расходуются остальные 90%.

(Ответ: 90% энергии тратятся на поддержание жизнедеятельности организмов, слагающих предыдущий уровень.)

10. На суше наименее продуктивные экосистемы расположены в:

а) тропических лесах;

б) умеренных лесах;

в) степях и саваннах;

г) арктических пустынях;

д) субтропических лесах;

е) жарких пустынях;

ж) горах выше 3000 м.

(Ответ: г, е, ж.)

11. Самый высокий прирост первичной продукции в водных экосистемах имеют (выберите правильные ответы):

а) озера умеренных широт;

б) воды океана умеренных широт;

в) воды океана субтропиков;

г) воды океана тропиков;

д) устья рек в жарких районах Земли;

е) океанское мелководье коралловых рифов.

(Ответ: д, е.)

12*. Назовите организмы, которые должны или могли бы быть на месте пропусков в описании пищевых цепей:

а) нектар цветов – муха – ? – синица – ?;

б) древесина – ? – дятел;

в) листья – ? – кукушка;

г) семена – ? – гадюка – аист;

д) трава – кузнечик – ? – уж – ?.

(Варианты ответов: а) паук и ястреб, б) личинка усача, в) гусеница бабочки, г) мышь, лягушка, д) орел-змееяд.)

13. Известно, что многие химические вещества, созданные человеком (например, сельскохозяйственные яды), плохо выводятся из живого организма естественным путем. Объясните, почему от этих соединений больше всего будут страдать животные верхних трофических уровней (хищники, сам человек), а не нижних.

(Ответ: из-за накопления и увеличения концентрации слабо выводимых веществ при переходе от одного трофического уровня на другой.)

14. Зная правило десяти процентов, рассчитайте, сколько нужно травы, чтобы вырос один орел весом 5 кг (пищевая цепь: трава – заяц – орел). Условно принимайте, что на каждом трофическом уровне всегда поедаются только представители предыдущего уровня.

(Ответ: 500 кг травы.)

15. Зная правило десяти процентов, рассчитайте, сколько понадобится фитопланктона, чтобы выросла одна щука весом 10 кг (пищевая цепь: фитопланктон – зоопланктон – мелкие рыбы – окунь – щука). Условно принимайте, что на каждом трофическом уровне всегда поедаются только представители предыдущего уровня.

(Ответ: 100 000 кг, или 100 т, фитопланктона.)

16. Зная правило десяти процентов, рассчитайте, сколько понадобится фитопланктона, чтобы вырос один медведь, весом в 300 кг (пищевая цепь: фитопланктон – зоопланктон – мелкие рыбы – лосось – медведь). Условно принимайте, что на каждом трофическом уровне всегда поедаются только представители предыдущего уровня.

(Ответ: 3 000 000 кг, или 3000 т, фитопланкитона.)

17. Продуктивность кораллового рифа выше продуктивности большинства районов открытого океана вблизи экватора, потому что эта экосистема получает больше (выберите правильный ответ):

а) солнечного света;

б) элементов питания;

в) воды;

г) тепла.

(Ответ: б.)

31. Если в лесу на площади в 1 га, взвесить отдельно всех насекомых, все растения и всех хищных позвоночных (земноводных, рептилий, птиц и млекопитающих вместе взятых), то представители какой группы суммарно будут весить больше всего? Меньше всего? Почему?

(Ответ: наибольшая биомасса будет у растений, наименьшая – у представителей последнего звена, – хищников.)

32. Вес самки одного из видов летучих мышей, питающихся насекомыми, не превышает 5 грамм. Вес каждого из двух ее новорожденных детенышей – 1 грамм. За месяц выкармливания детенышей молоком вес каждого из них достигает 4.5 грамма. На основании правила экологической пирамиды определите, какую массу насекомых должна потребить самка за это время, чтобы выкормить свое потомство. Чему равна масса растений, сохраняющаяся за счет истребления самкой растительноядных насекомых?

(Ответ: составляем пищевую цепь: растения – растительноядные насекомые – летучая мышь. Вычисляем массу, набранную детенышами летучей мыши после рождения: 4.5 г – 1 г = 3.5 г; 3.5 х 2 = 7 (г) Подставляем значение 7 г в схему пищевой цепи и получаем ответы: растительноядные насекомые – 70 г, растения – 700 г.)

Чем можно объяснить большое различие суточной потребности в энергии (на единицу массы тела) у человека и у мелких птиц или мелких млекопитающих?

(Ответ: у мелких птиц и млекопитающих отношение поверхности тела к его объему больше, чем у человека, поэтому они быстрее теряют тепло. Соответственно, для поддержания постоянной температуры тела они должны потреблять больше энергии.)

17. Продуктивность кораллового рифа выше продуктивности большинства районов открытого океана вблизи экватора, потому что эта экосистема получает больше:

а) солнечного света;

б) элементов питания;

в) воды;

г) тепла.

(Ответ: б.)

18. Если в лесу на площади в 1 га взвесить отдельно всех насекомых, все растения и всех хищных позвоночных (земноводных, рептилий, птиц и млекопитающих вместе взятых), то представители какой группы суммарно будут весить больше всего; меньше всего? Ответ объясните.

(Ответ: наибольшая биомасса будет у растений, наименьшая – у представителей последнего звена – хищников.)

19. Вес самки одного из видов летучих мышей, питающихся насекомыми, не превышает 5 г. Вес каждого из двух ее новорожденных детенышей – 1 г. За месяц выкармливания детенышей молоком вес каждого из них достигает 4,5 г. На основании правила экологической пирамиды определите, какую массу насекомых должна потребить самка за это время, чтобы выкормить свое потомство. Чему равна масса растений, сохраняющаяся за счет истребления самкой растительноядных насекомых?

(Ответ: составляем пищевую цепь: растения – растительноядные насекомые – летучая мышь. Вычисляем массу, набранную детенышами летучей мыши после рождения: 4,5 г – 1 г = 3,5 г; 3,5 х 2 = 7 (г). Подставляем значение 7 г в схему пищевой цепи и получаем ответы: растительноядные насекомые – 70 г, растения – 700 г.)

20. Чем можно объяснить большое различие суточной потребности в энергии (на единицу массы тела) у человека и у мелких птиц или мелких млекопитающих?

(Ответ: у мелких птиц и млекопитающих отношение поверхности тела к его объему больше, чем у человека, поэтому они быстрее теряют тепло. Соответственно, для поддержания постоянной температуры тела они должны потреблять больше энергии.)

Тест по экологии на тему «Экосистема»

Тема: Экосистема

1. Термин «экосистема» ввел в науку: а) В. И. Вернадский; б) В. Н. Сукачев; в) А. Тэнсли.

2. Термин «биогеоценоз» ввел в науку: а) В. И. Вернадский; б) В. Н. Сукачев; в) А. Тэнсли.

3. Обязательными составляющими экосистемы являются: а) флора и фауна; б) биоценоз и биотоп; в) почвенный и растительный покровы.

4. Воздушная, водная и твердая среда обитания входят в группу:

а) абиотических компонентов экосистемы; б) биотических компонентов экосистемы;
в) антропогенных компонентов экосистемы.

5. Продуценты, консументы и редуценты входят в группу: а) абиотических компонентов; б) биотических компонентов; в) антропогенных компонентов.

6. Организмы, использующие в качестве источника энергии солнечный свет, называются: а) редуцентами; б) фотоавтотрофами; в) хемоавтотрофами.

7. Организмы, использующие энергию, выделяющуюся при химических реакциях, называются:
а) редуцентами; б) фотоавтотрофами; в) хемоавтотрофами.

8. Растительными или животными организмами питаются:

а) редуценты; б) сапротрофы; в) консументы.

9. Органическими веществами мертвых остатков питаются: а) редуценты; б) консументы; в) фаготрофы.

10. Элементы среды, оказывающие существенное влияние на живые организмы, называются:
а) антропогенными факторами; б) лимитирующими факторами; в) экологическими факторами.

11. Форма взаимоотношений организмов, при которой один вид организмов живет за счет

другого, поедая его, называется: а) конкуренция; б) паразитизм; в) хищничество.

12. Межвидовые взаимоотношения, при которых один вид живет за счет другого, поселяясь

внутри или на поверхности тела организма, называются: а) конкуренция; б) паразитизм; в) хищничество.

13. Форма взаимоотношений, при которой организмы борются за пищу и другие условия

существования, подавляя друг друга, называется:
а) конкуренция; б) паразитизм; в) хищничество.

14. Обоюдовыгодные, но не обязательные взаимоотношения разных видов организмов

называются: а) комменсализм; б) мутуализм; в) симбиоз.

15. Взаимоотношения, при которых один из партнеров извлекает выгоду, а другому они

безразличны, называются: а) комменсализм; б) мутуализм; в) симбиоз.

16. Совокупность различных воздействий человека на неживую и живую природу называется: а) антропогенными факторами; б) лимитирующими факторами; в) экологическими факторами.

17. Экологические факторы, наиболее удаленные от своего оптимального значения и

ограничивающие жизнедеятельность организма или экосистемы, называются: а) антропогенными факторами; б) лимитирующими факторами; в) экологическими факторами.

18. Перенос энергии пищи в процессах питания от ее источника через последовательный ряд

животных организмов называется: а) трофической сетью; б) трофической цепью; в) трофическим уровнем.

19. Пастбищная цепь начинается: а) от зеленых растений; б) от консументов; в) от мертвого органического вещества.

20. Детритная цепь начинается: а) от зеленых растений; б) от консументов; в) от мертвого органического вещества.

21. Совокупность популяций, функционирующая в определенном пространстве абиотической

среды, называется: а) биоценозом; б) биогеоценозом; в) биотопом.

22. Экологическая ниша вида – это:

а) местообитание вида; б) территория, на которой обитает вид; в) пространство, занимаемое видом;
г) положение вида в сообществе и комплекс условий обитания.

23. Все живые существа на Земле существуют, благодаря органическому веществу, в основном,

вырабатываемому:

а) грибами; б) бактериями; в) животными; г) растениями.

24. Из перечисленных организмов к продуцентам относится:

а) корова; б) белый гриб; в) клевер луговой; г) человек.

25. В экосистеме основной поток вещества и энергии передается:

а) от редуцентов к консументам и далее к продуцентам; б) от консументов к продуцентам и далее к

редуцентам; в) от продуцентов к консументам и далее к редуцентам.

26. Определите правильно составленную пастбищную цепь питания:

а) леопард – газель – трава; б) клевер – заяц – орел – лягушка; в) перегной – дождевой червь –

землеройка – горностай; г) трава – зеленый кузнечик – лягушка – уж.

27. Укажите пастбищные (1) и детритные (2) пищевые цепи:

а) диатомовые водоросли – личинка поденки – личинка ручейника;
б) бурая водоросль – береговая улитка – кулик-сорока;
в) мертвое животное – личинка падальной мухи – травяная лягушка – уж обыкновенный;
г) нектар – муха – паук – землеройка – сова;
д) коровий помет – личинка мухи – скворец – ястреб-перепелятник;
е) листовая подстилка – дождевой червь – землеройка – горностай.

28. На суше наименее продуктивные экосистемы расположены в:

а) тропических лесах; б) умеренных лесах; в) степях и саваннах; г) арктических пустынях;
д) субтропических лесах; е) жарких пустынях.

54. Что такое экотоп и биотоп?

  • •1. Что изучает наука экология и каковы её основные задачи? Кто и когда ввёл термин «экология»?
  • •2. Какова структура современной экологии как науки?
  • •3. Перечислите основные этапы исторического развития экологии как науки. Какова роль отечественных учёных в её становлении и развитии?
  • •4. В чём особенности современных представлений об экологии?
  • •5. Почему каждому члену общества, в том числе и юристу, необходимы экологическая культура и экологическое образование?
  • •6. Почему возрос общественный интерес к экологии в конце хх века?
  • •7. Какие уровни организации биологических систем изучает экология?
  • •8. Охарактеризуйте основные свойства живого.
  • •9. Сформулируйте, что такое живой организм и опишите в общих чертах, как в нём происходят метаболические процессы?
  • •10. Какие основные категории живых организмов выделяет современная систематика? Дайте определение биологическому виду.
  • •11. Что такое физиологическая разнокачественность и как организмыподразделяются по своему трофическому статусу?
  • •12. Объясните взаимоотношения между организмами-производителями, организмами-потребителями и организмами-разрушителями.
  • •13. Назовите сходства и отличия процессов хемосинтеза и фотосинтеза.
  • •14. Объясните чем онтогенез отличается от филогенеза.
  • •15. Что такое гомеостаз живых систем?
  • •16. Что такое среда обитания и какие среды заселены организмами?
  • •17. Что называют экологическим фактором?
  • •18. Какие существуют классификации экологических факторов?
  • •19. Как называют совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других организмов?
  • •20. Назовите основные формы биотических связей организмов.
  • •21. Что такое ресурсы живых существ, как они классифицируются и в чём их экологическое значение?
  • •22. Как формулируется закон минимума? Какие существуют к нему уточнения?
  • •23. Сформулируйте закон толерантности. Кто установил эту закономерность?
  • •24. Чем стенобионты отличаются от эврибионтов?
  • •25. Какие механизмы позволяют живым организмам компенсировать действие экологических факторов?
  • •26. Что такое адаптации организмов и чем они обусловлены?
  • •27. Поясните отличие понятия «экологическая группа» от понятия «жизненная форма».
  • •28. Какие типы ритмов наблюдаются в природе?
  • •29. В чем различие между местообитанием и экологической нишей?
  • •30. Назовите известные классификации жизненных форм организмов.
  • •31. Дайте определение популяции и её статических и динамических показателей.
  • •32. Что входит в состав популяции?
  • •33. Почему популяцию называют биосистемой?
  • •34. Почему популяцию называют элементарной единицей эволюции и функциональной единицей биогеоценоза?
  • •35. Чем отличается численность от плотности популяции?
  • •36. Какие преимущества даёт групповой образ жизни?
  • •37. Какие типы групповых форм жизни наблюдаются у животных?
  • •38. Что такое продолжительность жизни и что отражают кривые выживания?
  • •39. Каковы экологические причины, вызывающие рост численности популяций по экспоненте и логистической кривой?
  • •40. Какие экологические причины вызывают саморегуляцию плотности популяции?
  • •41. Что такое гомеостаз популяции?
  • •42. Определите, какое значение имеет ёмкость среды.
  • •43. Как взаимосвязаны экологические стратегии выживания организмов и типы эволюционного отбора – r и k?
  • •44. В чём суть экологической стратегии выживания по Грайму?
  • •45. Сформулируйте типы экологических стратегий выживания по Раменскому.
  • •46. Каковы типы взаимоотношений между особями в популяции?
  • •47. Поясните, какое значение имеютпопуляционные волны в жизни организмов.
  • •48. Что понимается под биотическим сообществом экосистемы?
  • •49. Объясните в чём заключается особая важность биоразнообразия для экосистем нашей планеты.
  • •50. Укажите отличия между понятиями “экосистема, “биогеоценоз”, “биоценоз” и “сообщество”.
  • •51. Что называют биогеоценозом?
  • •52. Что называют экосистемой? Какие биосистемы изучает экология?
  • •53. В чём суть концепции экосистемы?
  • •54. Что такое экотоп и биотоп?
  • •55. Опишите структуру консортивных связей в биоценозе.
  • •56. Что такое ярусность и мозаичность?
  • •57. Перечислите структурные компоненты экосистемы.
  • •58. Можно ли космический корабль назвать экосистемой?
  • •59. Что такое сукцессия и причины её возникновения? в чём сущность первичной и вторичной сукцессии?
  • •60. Что такое пищевая цепь и как много таких цепей в экосистеме?
  • •61. Расскажите о потоке энергии проходящем через пищевую цепь.
  • •62. Что такое экологические пирамиды и каковы их основные виды?
  • •63. Что такое гомеостаз экосистемы и равновесие в природе?
  • •64. Дайте определение вида, являющегося эдификатором.
  • •65. Что представляет собой видовая структура и видовое разнообразие биоценоза?
  • •66. Что такое продуктивность экосистемы и уровни производства органического вещества?
  • •67. Что представляет собой пространственная структура биоценоза?
  • •68. Какие трофические уровни в пищевой цепи занимают продуценты и консументы первого, второго и третьего порядка?
  • •69. Какие причины могут приводить к эвтрофикации водоёмов?
  • •70. Какими основными экосистемами (биомами) представлено многообразие природных сообществ нашей планеты?
  • •71. Что такое ритмичные изменения (цикличность) экосистем и какими факторами они обусловлена?
  • •72. В чём особенность функционирования искусственных экосистем?
  • •73. Какую часть биоценоза называют экотоном и как проявляется краевой эффект?
  • •75. Дайте определение биосферы: какова её структура.
  • •76. Как определяются границы биосферы?
  • •77. Кто впервые ввёл в науку термин “биосфера”?
  • •78. Почему биосферу называют экосистемой?
  • •79. Что является основной структурной единицей биосферы?
  • •80. Назовите основные оболочки Земли.
  • •81. Каковы важнейшие аспекты учения в.И. Вернадского о биосфере?
  • •82. Чем отличается земная кора от мантии и ядра?
  • •83. Как отражается на развитии жизни на Земле нарушение равновесия о2 / со2?
  • •84. Какова роль круговорота веществ в биосфере?
  • •85. Почему человек абсолютно зависим от жизнедеятельности и разнообразия других организмов?
  • •86. Почему в.И. Вернадский уделял так много внимания живому веществу биосферы?
  • •87. На каком основании в.И. Вернадский выделил роль человека в биосфере как особую функцию живого вещества?
  • •88. Возможно ли возникновение ноосферы в результате коэволюции человеческого общества и природной среды?
  • •89. Как формировалась кислородная атмосфера Земли?
  • •90. Что такое ноосфера и почему возникло это понятие.
  • •91. Каковы современные представления о происхождении жизни и эволюции биосферы?
  • •92. В чём заключается роль человека в биосфере?
  • •93. Сформулируйте основные задачи социальной экологии.
  • •94. Что понимают под экологическим кризисом?
  • •95. Охарактеризуйте глобальные проблемы человечества.
  • •96. Концепция устойчивого развития как путь предотвращения экологического кризиса на Земле.
  • •97. Каким образом должны решаться экологические проблемы нашего времени?
  • •98. Что такое экологическая культура?
  • •99. Охарактеризуйте современные экологические проблемы Одесского региона.
  • •100. Как осуществляется охрана и рациональное использование ресурсов Черного моря?
  • •101. Какова цель создания заказников, заповедников и национальных парков?
  • •102. Охарактеризуйте, как вы представляете своё участие в решении региональных экологических проблем

Биоценоз

Биоценоз (или сообщество) — исторически сложившаяся устойчивая совокупность популяций организмов разных видов, населяющих сравнительно однородный участок территории или акватории и связанных определенными взаимоотношениями. (К. Мебиус, 1877 г.).

Примеры биоценозов: сообщества на стволе дерева, в норе, на участке леса, луга, озера, болота, пруда и т.д.

Различные популяции биоценоза должны быть приспособлены к совместной жизни. Это означает, что:

■ у всех видов биоценоза должны быть сходные требования к абиотическим условиям среды (свету, температуре, влажности и т.д.);

■ должны существовать закономерные трофические (пищевые), топические, форические и фабрические взаимосвязи между организмами разных популяций, необходимые для осуществления их питания, размножения, расселения и защиты.

❖ Составные части биоценоза:

■ фитоценоз (устойчивое сообщество растений); имеет легко распознаваемые характерные черты и границы, является главным структурным компонентом любого биоценоза, определяет видовой состав зоо-, мико- и микробоценозов;
■ зооценоз (совокупность взаимосвязанных видов животных);
■ микоценоз (сообщество грибов);
■ микробоценоз (сообщество микроорганизмов).

❖ Свойства биоценоза:
■ биоценоз складывается из популяций разных видов организмов;
■ части биоценоза взаимозаменяемы (один вид может занять место другого вида со сходными экологическими требованиями);
■ биоценоз существует за счет уравновешивания противоположно направленных сил (хищники и жертвы, паразиты и хозяева и т.п.) и количественной регуляции численности одних видов другими;
■ размеры биоценоза определяются его биотопом (см. ниже).

Экотоп — это первичный комплекс абиотических факторов среды и некоторых компонентов живого происхождения (почва, грунт), имевшихся на участке земной поверхности (суши или водоема), занимаемом тем или иным биоценозом, без учета изменений, привнесенных живыми существами данного биоценоза.

■ Все факторы экотопа можно разделить на климатоп, эдафотоп и гидротоп.
Климатоп — совокупность климатических факторов экотопа.
Эдафотоп — совокупность почвенно-грунтовых факторов.
Гидротоп — совокупность гидрофакторов (наличие и характеристики водоема, содержащейся в нем воды и т.п.).

Биотоп — это участок среды (суши или водоема), имеющий относительно однородные условия обитания и занимаемый одним биоценозом. При этом условия среды рассматриваются с учетом всех видоизменений, которые были привнесены в них организмами данного биоценоза.

Биогеоценоз и экосистема

Биогеоценоз (кратко — БГЦ) — это лежащий в границах определенного фитоценоза и связанный взаимным обменом веществ и энергии единый природный комплекс, образованный участком земной поверхности (суши) с определенными условиями среды обитания (биотопом) и популяциями всех видов организмов, населяющих этот биотоп (биоценозом), см. рис.

Примеры биогеоценозов: ельник, дубрава, сфагновое болото, суходольный луг и др.

Биогеоценоз функционирует как целостная самовоспроизво-дящаяся, саморегулирующаяся открытая система. Популяции организмов получают из неорганической среды ресурсы, необходимые для поддержания жизни, и одновременно выделяют продукты жизнедеятельности, восстанавливающие среду.

Экологическая система (или экосистема) — любая совокупность совместно обитающих организмов и неорганических компонентов, при взаимодействии которых происходит круговорот веществ и поток энергии.

Примеры экосистем; гниющий пень, муравейник, лужа с дождевой водой, парк, аквариум, биосфера и др.

Отличие экосистемы от биогеоценоза. Понятие экосистемы не требует каких-то ограничений на занимаемую ею территорию или акваторию и может применяться к любым комплексам организмов и их среды обитания (включая водную), не только к естественным (природным), но и к созданным человеком. Биогеоценоз — это природная, выделяемая на суше экосистема, границы которой определены фитоценозом, т.е. растительным сообществом. Поэтому экосистема — понятие более широкое, чем биогеоценоз: любой биогеоценоз является экосистемой, но не всякая экосистема является биогеоценозом.

❖ Компоненты биогеоценоза:
■ неорганические вещества, включающиеся в круговорот (соединения углерода и азота, кислород, вода, минеральные соли);
■ климатические факторы (температура, освещенность, влажность);
■ органические вещества (белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды и др.);
■ организмы различных функциональных групп — продуценты, консументы, редуценты.

Продуценты — автотрофные организмы (в основном зеленые растения и водоросли), синтезирующие органические вещества из неорганических. Продуценты используют энергию Солнца, преобразуя ее в химическую энергию органических веществ, доступную всем остальным организмам.

Консументы — потребители органического вещества — гетеротрофные организмы, питающиеся готовыми органическими веществами. К консументам относятся все растительноядные, плотоядные и всеядные животные, а также паразиты.

Редуценты — гетеротрофные организмы (бактерии, грибы), которые в процессе своего питания разрушают органическое вещество отмерших растений и животных и экскременты животных, превращая их в простые неорганические соединения, пригодные для усвоения растениями.

Характеристики биогеоценоза (экосистемы): биомасса, продуктивность, видовое разнообразие, плотность популяций каждого вида, соотношение видов по численности и плотности популяций, пространственная и трофическая (пищевая) структуры и т.д.

Биомасса — суммарная масса всех организмов экосистемы или отдельных ее трофических уровней.

■ Биомасса выражается обычно в единицах массы вещества на единицу площади или объема экосистемы (кг/га, кг/м3 и др.).

■ Биомасса всех организмов Земли составляет 2,4 • 1012 т сухого вещества, 90% от этого количества составляет биомасса наземных растений.

Продуктивность — прирост биомассы, созданный организмами экосистемы за единицу времени на единице площади или объема.

■ Продуктивность выражается в единицах массы вещества на единицу площади или объема за определенный отрезок времени (кг/м2 в год и др.).

Первичная продуктивность экосистемы — количество биомассы, продуцированной за единицу времени всеми растениями этой экосистемы в результате фотосинтеза.

Вторичная продуктивность экосистемы — количество биомассы, продуцированной всеми консументами этой экосистемы за единицу времени.

■ Общая годовая продукция сухого органического вещества на Земле 150-200 млрд, т (из них 2/3 дают наземные экосистемы, 1/3 — водные экосистемы).

■ Наиболее продуктивные экосистемы: тропический дождевой лес (около 2 кг/м2 в год) и приполярные области Мирового океана (около 0,25 кг/м2 в год).

Видовая структура биогеоценоза (экосистемы)

Видовая структура БГЦ или экосистемы — разнообразие видов всех входящих в БГЦ (или экосистему) популяций и соотношение этих видов по численности (или биомассе) и плотности популяций.

■ В каждой экосистеме происходит естественный отбор организмов, наиболее приспособленных к данным экологическим условиям.

■ Различают экосистемы, богатые видами (коралловые рифы, дождевые тропические леса и др.), и бедные ими (арктическая тундра, пустыни, болота и др.).

Виды-доминанты — виды, преобладающие по численности особей или занимающие большую площадь в данной экосистеме.

Виды-эдификаторы — виды-доминанты (чаще растения, иногда животные), играющие главную роль в определении состава, структуры и свойств экосистемы путем создания среды для всего сообщества (в ельнике — ель, в березняке — береза и т. д.).

■ Например, в еловом лесу освещенность значительно меньше, а температура воздуха ниже, чем в лиственном; дождевые воды, стекающие с крон елей, имеют кислую реакцию, а под деревьями формируется мощная подстилка из очень медленно разлагающейся хвои с низким содержанием гумуса. В результате ель в процессе своей жизнедеятельности настолько изменяет условия среды, что данный биотоп становится непригодным для существования многих видов организмов и заселяется только видами, хорошо приспособленными к жизни в таких условиях.

Роль редких и малочисленных видов: они увеличивают разнообразие связей в сообществе и служат резервом для замещения видов-доминантов.

■Чем специфичней условия среды, тем беднее видовой состав и выше численность отдельных видов. И наоборот, в богатых сообществах все виды малочисленны.

■ Чем выше видовое разнообразие, тем устойчивее сообщество.

Пространственная и экологическая структуры биогеоценоза

Пространственная структура — распределение организмов (в основном растений) по достаточно четко ограниченным в пространстве (по вертикали и/или по горизонтали) элементам структуры — ярусам и микрогруппировкам.

Ярусы характеризуют вертикальное расчленение фитоценозов. Их образуют надземные вегетативные органы растений и их корневые системы.

■ Основной фактор, определяющий вертикальное распределение растений, — количество света, обусловливающее температурный и влажностный режимы на разных уровнях над поверхностью почвы в биогеоценозе. Верхние ярусы образуются светолюбивыми и лучше приспособленными к колебаниям температуры и влажности воздуха растениями; в нижних ярусах обитают растения, менее требовательные к свету.

■ Ярусы хорошо выражены в лесу (древесный, кустарниковый, травянистый, моховой и т.д.). Животные также распределены по ярусам (обитатели кустарников, мохового покрова, почвы и т. д.).

■ Подземная ярусность фитоценозов выражена слабо или отсутствует. Как правило, общая масса подземных органов закономерно снижается сверху вниз.

Мозаичность — расчлененность (неоднородность) биогеоценоза по горизонтали, выражающаяся в наличии в нем различных микрогруппировок, которые различаются видовым составом, количественным соотношением разных видов, продуктивностью и другими признаками и свойствами.

Мозаичность обусловлена:
■ неоднородностью микрорельефа;
■ особенностями биологии размножения и формы растений;
■ деятельностью растений, животных и человека (образованием муравейников, вытаптыванием травостоя, выборочной вырубкой деревьев и др.).

Экологическая структура БГЦ — это соотношение различных экологических групп организмов, составляющих данный биогеоценоз.

■ Разнообразие и обилие представителей той или иной экологической группы зависят от условий среды (в пустынях преобладают приспособленные к жизни в условиях недостатка воды растения ксерофиты и животные ксерофилы; в водных сообществах — растения гидрофиты и животные гидрофилы и т.д.) и складываются в течение длительного времени в определенных климатических, почвенно-грунтовых и ландшафтных условиях строго закономерно.

■ Это разнообразие обеспечивает высокую плотность организмов в расчете на единицу территории, их максимальную биологическую продуктивность и оптимальные конкурентные отношения.

Сообщества со сходной экологической структурой могут иметь разный видовой состав, так как одни и те же экологические ниши могут занимать разные виды (пример: одну и ту же экологическую нишу в европейской тайге занимает куница, в сибирской — соболь).

Трофическая структура экосистемы. Круговорот веществ и поток энергии в экосистемах

Все организмы в любой экосистеме объединяет общность питательных веществ и энергии, необходимых для поддержания жизни. Необходимое условие существования экосистемы — постоянный приток энергии извне. Основным способом движения веществ и энергии в экосистеме является питание.

Трофический уровень — совокупность организмов, объединенных типом питания.

Различают следующие трофические уровни:

■ первый уровень образуют автотрофные организмы (продуценты), создающие органические вещества из неорганических за счет солнечной энергии;

■ второй трофический уровень образуют травоядные животные (консументы 1-го порядка: гусеницы бабочек, мыши, полевки, зайцы, козы и т. п.), потребляющие органические вещества, созданные растениями-продуцентами;

■третий трофический уровень составляют плотоядные животные (консументы 2-го порядка: хищные насекомые, насекомоядные птицы и т.п.), поедающие мелких травоядных животных;

■ четвертый трофический уровень образуют плотоядные животные (консументы 3-го порядка: хищные птицы и звери), потребляющие консументов 2-го порядка, и т.д.

Плотоядные животные могут переходить с третьего на четвертый уровень и обратно, а также на более высокие трофические уровни.

Трофическая (пищевая) цепь (или цепь питания) — ряд организмов, связанных друг с другом пищевыми взаимоотношениями (путем поедания одних видов другими) и составляющих определенную последовательность, по которой осуществляется круговорот веществ и поток энергии в экосистеме путем их передачи с одного трофического уровня на другой.

■ Отдельными звеньями трофической цепи являются организмы, принадлежащие к разным трофическим уровням.

Трофическая сеть экосистемы — сложное соединение всех характерных для данной экосистемы цепей питания, в которых звенья одной цепи являются составными частями других цепей.

■ Трофическая сеть отражает трофическую структуру экосистемы.

❖ Типы трофических цепей:

■ пастбищные цепи (цепи выедания или потребления) начинаются с фотосинтезирующих организмов-продуцентов: на суше: растения → насекомые → насекомоядные птицы → хищные птицы; или растения → растительноядные млекопитающие → хищные млекопитающие; в море: водоросли и фитопланктон → низшие ракообразные (зоопланктон) → рыбы → млекопитающие (и частично птицы). Пастбищные цепи преобладают в морях на относительно небольших глубинах.

■ детритные цепи (цепи разложения) начинаются с отмерших мелких остатков растений, трупов и экскрементов животных (детрита): детрит → питающиеся им микроорганизмы-редуценты (бактерии, грибы) → мелкие животные (детритофаги: дождевые черви, мокрицы, клещи, ногохвостки, нематоды) → хищники (птицы, млекопитающие). Такие цепи наиболее распространены в лесах, где более 90% ежегодного прироста биомассы растений отмирает, подвергаясь разложению сапро-трофными организмами и минерализации.

❖ Основные характеристики пищевой цепи внутри биогеоценоза: длина цепи, количество, размер и биомасса организмов на каждом трофическом уровне.

■ Цепь питания обычно состоит из 3-5 звеньев (трофических уровней) вследствие больших потерь энергии на построение новых тканей и дыхание организмов.

Продуктивность организмов каждого последующего трофического уровня пищевой цепи всегда меньше (в среднем в Ю раз) продукции предыдущего, поскольку:

■ консументами ассимилируется лишь часть пищи (остальное выделяется в виде экскрементов);

■ большая часть питательных веществ, всасываемых кишечником, расходуется на дыхание и другие процессы жизнедеятельности.

Экологическая пирамида — графическое изображение соотношения между численностями особей, биомассами или энергиями организмов, составляющих трофические уровни в экосистеме, выраженное в числе особей.

■ При этом отдельные звенья пищевой цепи изображают в виде прямоугольников, площадь которых соответствует численным значениям звеньев.

Типы экологических пирамид:

■ пирамида чисел графически отображает соотношение численностей особей разных трофических уровней экосистемы;

■ пирамида биомасс графически показывает количество биомассы (массы живого вещества) на каждом трофическом уровне;

■ пирамида энергии графически отображает величины потоков энергии, передаваемой с одного трофического уровня на другой.

❖ Свойства экологических пирамид:

■ высота пирамид определяется длиной пищевой цепи;

■ биомасса и численность особей каждого последующего звена в цепи питания прогрессивно уменьшается — правило экологической пирамиды; оно действует в большинстве (но не во всех) наземных экосистем; в таких экосистемах основания пирамид чисел и биомасс больше последующих уровней;

■ в водных экосистемах основания пирамид чисел и биомасс могут быть меньше, чем размеры последующих уровней (пирамиды перевернуты), что объясняется небольшими размерами организмов-продуцентов (одноклеточных водорослей -фитопланктона);

■ пирамида энергии в наземных и водных экосистемах всегда суживается кверху, так как энергия, затраченная на дыхание, не передается на следующий трофический уровень и уходит из экосистемы.

Самовоспроизводство. саморегуляция и устойчивость экосистем

Любая экосистема является сложной динамической системой, состоящей из многих сотен, иногда тысяч видов организмов, объединенных трофическими, топическими и другими связями.

Самовоспроизводство — способность экосистем воссоздавать поток энергии и обеспечивать круговорот основных веществ и элементов между живыми и неживыми компонентами.

■ Живые организмы извлекают из среды ресурсы и поставляют в нее продукты жизнедеятельности (растения используют световую энергию, СО2, Н2О, пополняют атмосферу О2; животные поглощают из атмосферы О2, выделяют в нее СО2 и т.д.).

Саморегуляция — способность населения экосистемы восстанавливать свой видовой и количественный состав после какого-либо отклонения, а также способность его различных видов существовать совместно, не уничтожая полностью друг друга, а лишь ограничивая численность особей каждого вида определенным уровнем.

■ Регулирующие факторы формируются в самой экосистеме: хищники регулируют численность своих жертв, деятельность травоядных животных влияет на растения и т.д.

■ Саморегуляция действует по принципу обратной связи. Пример: массовое размножение грызунов приводит к значительному росту численности хищников и паразитов, которые сокращают величину популяции грызунов. Вслед за этим сокращается и численность хищников, так как они начинают погибать от недостатка пищи. В итоге динамическое равновесие в экосистеме восстанавливается.

Экосистемный гомеостаз — свойство относительного постоянства видового состава и численности особей различных видов в экосистеме, а также относительной стабильности и целостности генетической структуры экосистемы.

■ Указанное постоянство соблюдается лишь в среднем и отражает динамическое равновесие противоположно действующих факторов.

Устойчивость — способность экосистемы выдерживать изменения, вызванные внешними (природными или антропогенными) воздействиями, и восстанавливать связи и динамическое равновесие между основными ее компонентами, нарушенные внешним воздействием.

■ Устойчивость каждой экосистемы имеет свои пределы: если интенсивность или время действия внешнего воздействия превысит некоторый порог, экосистема может погибнуть.

♦ Факторы, обеспечивающие устойчивость и длительность существования экосистемы:
■ постоянный приток солнечной энергии;
■ общий круговорот веществ, осуществляемый продуцентами, консументами и редуцентами;
■ саморегуляция экосистемы;
■ биологическое разнообразие и сложность трофических связей организмов, входящих в ее состав;
■ возможность переключения организмов на питание другим видом взамен вида, ставшего редким (так как почти все виды животных могут использовать несколько источников пищи); при этом малочисленный вид, освобожденный от пресса выедания, постепенно будет восстанавливать свою численность;
■ высокий потенциал размножения основных групп организмов экосистемы (экосистема устойчива, если уменьшение осадков на 50% приводит к уменьшению массы продуцентов на 25%, травоядных консументов на 12,5%, хищных консументов на 6,2% и т.д.);
■ генетическое разнообразие особей популяций; чем оно выше, тем больший шанс у популяции иметь организмы с аллелями, ответственными за появление признаков и свойств, позволяющих выжить и размножаться в изменившихся условиях существования и восстановить прежнюю численность;
■ невысокая степень колебаний условий внешней среды. Например, высоко устойчивы тропические экосистемы, поскольку для тропиков характерны относительное постоянство температуры, влажности, освещенности. Наоборот, для тундры характерны резкие перепады температуры, влажности, освещенности, поэтому тундровые экосистемы менее устойчивы, и им свойственны резкие колебания численности популяций разных видов.

Основанные на знании законов динамики экосистем расчеты их продуктивности и потоков энергии позволяют регулировать численность популяций и круговорот веществ в экосистемах так, чтобы добиться наибольшего выхода необходимой для человека продукции.

Непродуманное вмешательство человека в экосистемы может нарушить природные цепи питания и привести к неконтролируемому росту или снижению численности особей определенных популяций и к нарушению природных экосистем.

Саморазвитие и сукцессия экосистем

Абсолютно устойчивое состояние экосистемы никогда не достигается по причине:
■ непостоянства условий внешней среды;
■ изменений, происходящих в самой экосистеме вследствие жизнедеятельности ее организмов.

Саморазвитие экосистемы — ее способность к циклическим и поступательным изменениям, вызванным различными причинами.
■ Циклические изменения обычно связаны с суточными и сезонными изменениями внешних условий и биологическими ритмами организмов.
■ Поступательные изменения вызываются постоянно действующими внешними или внутренними факторами и приводят к смене одного биогеоценоза другим (сукцессии).

Сукцессия — закономерная, последовательная, необратимая и направленная смена (на определенной территории) одного биогеоценоза другим.

Смена одного фитоценоза в экосистеме другим составляет сукцессионный ряд. При отсутствии нарушений сукцессия завершается образованием более устойчивого сообщества, находящегося в относительном равновесии с абиотической средой (ельник, дубрава, ковыльные степи, торфяное болото и др.).

❖ Причины сукцессий:

■ внешние: постоянно действующие внешние факторы: изменение на данной территории климата и почвенно-грунтовых условий (заболачивание, засоление), в том числе в результате хозяйственной деятельности человека (вырубки лесов, орошения земель в засушливых районах, осушения болот, внесения удобрений на луга, распашки, усиленного выпаса скота и т.д.);

■ внутренние: изменения, возникающие в биотопе вследствие жизнедеятельности организмов при длительном существовании популяций на одном месте, из-за чего биотоп становится малопригодным для одних видов, но пригодным для других. В результате на этом месте развивается другой, более приспособленный к новым условиям биоценоз.

Изменение условий среды обитания (биотопа) неизбежно приводит к изменению (смене) биоценоза. В результате на месте прежнего биогеоценоза (экосистемы) возникает новый. Ведущая роль в процессе смены биогеоценозов принадлежит растениям, хотя биогеоценозы изменяются как единое целое. Одновременно с изменением растительности изменяется и животный мир.

❖ Классификация сукцессий в зависимости от состояния и свойств среды:

■ первичные, начинающиеся на участках, лишенных почвы и растительности (на голых скалах, песчаных дюнах, образовавшихся водоемах, наносах рек, застывших лавовых потоках и т.п.; они длятся сотни и тысячи лет. Важнейшей стадией таких сукцессий является образование почвы путем накопления отмерших растительных остатков или продуктов их разложения;

■ вторичные, происходящие на месте сформировавшихся сообществ после их нарушения в результате эрозии, пожара, вырубки, засухи, вулканического извержения и т.п. Поскольку в таких местах обычно сохраняются богатые жизненные ресурсы, эти сукцессии протекают быстро (в течение десятков лет).

Агроиеноз

Агроценоз (или агробиоценоз) — искусственно созданная человеком экосистема, структуру и функции которой он поддерживает и контролирует в своих интересах. Это сообщество организмов, обитающих на землях сельскохозяйственного пользования, занятых посевами или посадками культурных растений.

Примеры; поля, огороды, сады, парки, лесопосадки, пастбища, оранжереи, аквариумы, водоемы для разведения рыбы и т.п.

Роль человека в агроценозе: он создает агроценоз, обеспечивает его высокую продуктивность с помощью комплекса специальных агротехнических приемов, собирает и использует урожай.

❖ Роль агроценозов:

■ в настоящее время они занимают 10% всей поверхности суши (около 1,2 млрд, га) и ежегодно дают 2,5 млрд, т сельскохозяйственной продукции (около 90% всей пищевой энергии, необходимой человечеству);

■ они обладают огромными потенциалом для увеличения продуктивности, реализация которого возможна при постоянном, научно обоснованном уходе за почвой, обеспечении растений влагой и элементами минерального питания, охране растений от неблагоприятных абиотических и биотических факторов.

В состав агроценоза входят культурные растения, сорняки, насекомые, дождевые черви, мышевидные грызуны, птицы, бактерии, грибы и другие организмы, связанные между собой трофическими взаимоотношениями.

Пищевые цепи в агроценозе те же, что и в природной экосистеме: продуценты (культурные растения и сорняки), консументы (насекомые, птицы, полевки, лисы) и редуценты (бактерии, грибы); обязательное звено пищевой цепи — человек.

❖ Отличия агроценозов от естественных биогеоценозов:

■ в агроценозах действует преимущественно не естественный, а искусственный отбор, который направлен человеком главным образом на максимальное повышение урожайности сельскохозяйственных культур. Это резко снижает экологическую устойчивость агроценозов, которые не способны к саморегуляции и самообновлению, не могут существовать самостоятельно (без поддержки человека) в течение более-менее длительного времени (превращаются в биогеоценоз) и могут погибнуть при массовом размножении вредителей или возбудителей болезней;

■ в агроценозах предельно ограничен видовой состав живых организмов, один или несколько видов (сортов) растений, культивируемых на полях, и сопутствующие ему растения (сорняки) и животные (в частности, специализированные насекомые и паразиты), возбудители болезней (грибы, бактерии) и т.д.;

■ в агроценозах отсутствует полный круговорот веществ и резко нарушен баланс питательных элементов (их основная часть изымается человеком при сборе урожая); для возмещения потерь необходимо постоянное внесение в почву различных питательных веществ в виде удобрений;

■ агроценозы, помимо солнечной энергии, имеют дополнительный источник энергии в виде энергии вносимых человеком минеральных и органических удобрений, химических средств защиты от сорняков, вредителей и болезней, энергии, затраченной на обработку почвы, орошение или осушение земель и т.д.;

■ смена агроценозов происходит по воле человека (в полевых агроценозах — севооборот);

■ продуктивность агроценозов выше, чем биогеоценозов.

♦ Методы повышения продуктивности агроценозов:
■ осушение и орошение почв;
■ борьба с эрозией (укрепление склонов, безотвальная вспашка, залуживание бывших торфяников);
■ нормированное внесение удобрений;
■ дозированное применение средств борьбы с сорняками, вредителями и болезнями растений;
■ применение биологических способов борьбы с вредителями;
■ использование высокопроизводительной техники;
■ выведение и использование новых высокоурожайных сортов культурных растений, устойчивых к болезням и вредителям;
■ соблюдение научно обоснованных севооборотов;
■ использование теплиц и парников;
■ применение методов выращивания овощей без грунта — гидропоники (в качестве субстрата используется гравий, орошаемый растворами солей) и аэропоники (субстрат отсутствует, а корни периодически опрыскиваются растворами минеральных солей).

Текст книги «Экология. Шпаргалка»

17. Человек как биологический вид. Его экологическая ниша

Человек – один из видов животного царства со сложной социальной организацией и трудовой деятельностью, в значительной мере «снимающими» (делающими малозаметными) биологические, в том числе этологические (первично поведенческие) свойства организма (Н. Ф. Реймерс, 1990 г.).

Человек является составной частью живого и не может существовать в естественных условиях вне биосферы.

В процессе эволюции на Земле существовали несколько видов гоминид, из которых сохранился только один вид – человек разумный (Homo sapiens). Отсюда можно сделать вывод, что человек, как и любой биологический вид, преходящ и не является конечным результатом эволюции.

Как любой вид, человек зависит от окружающей среды и воздействует на нее. Однако в отличие от животных человек обладает интеллектом, который помог решить проблему нехватки пищевых ресурсов (один из основных лимитирующих факторов) путем развития сельского хозяйства (скотоводства и земледелия). Человек создал собственную экосистему – урбо-систему.

Способность человека мыслить и создание им орудий труда позволили временно преодолеть действие абиотических и биотических факторов. Однако, несмотря на это, человек так и остается зависимым от климатических явлений, таких как холод, жара, дождь, засуха, землетрясения и многие другие.

Генетическая программа, созданная в процессе становления вида человека, определяет его как биологический вид. На наследственность человека влияют такие же генетические процессы, как и на наследственность всех животных: мутации, миграция и дрейф генов, естественный отбор.

Известно, что движущей силой эволюции является естественный отбор, влияние которого человеку удалось снизить благодаря созданию урбосистем, социальным преобразованиям и развитию медицины. Но человек даже в городской среде не изолирован от природы. Например, отмечено формирование зональных адаптационных типов человека: арктического, умеренного, континентального, высокогорного, пустынного, тропического. Таким образом, человек занял широчайшую экологическую нишу в отличие от животных.

В городской среде к основным экологическим факторам добавляются десинхроноз, электромагнитные поля, транспортная усталость, симбиотическая бактериально-вирусная флора и др.

Популяция человека обладает такими же свойствами, что и популяции животных, однако форма и характер их проявлений отличаются в результате действия искусственной среды, социально-экономических условий и прочего, т. е. социума. Рост популяции человека ограничен природными ресурсами, условиями жизни, социально-экономическими и генетическими процессами.

18. Антропогенное загрязнение атмосферы и его экологические последствия

Можно выделить следующие основные источники загрязнения атмосферы человеком.

1. Тепловые и атомные электростанции.

В результате сжигания жидкого и твердого топлива в атмосферу выделяется дым, в котором содержатся оксиды углерода, серы, азота и прочее (например, ТЭС мощностью 2,4 млн кВт расходует в сутки около 20 тыс. т угля и выбрасывает в атмосферу 680 т диоксида и триоксида серы, 140 т золы и пыли, 200 т оксидов азота. АЭС загрязняют воздух радиоактивным йодом, радиоактивными инертными газами и аэрозолями).

2. Черная и цветная металлургия. Например, при выплавке 1 т стали в атмосферу выбрасывается 0,04 т твердых веществ, 0,03 т оксидов серы и примерно 0,05 т оксида углерода, а также свинец, фосфор, мышьяк, пары ртути и др.

3. Химическое производство. Выбросы данной отрасли по объему не очень велики, однако вследствие высокой токсичности и концентрированности опасны для человека, животных и растительных организмов. Химические производства выделяют в атмосферу соединения фтора и хлора, оксиды серы, аммиак, нитрозные газы, сероводород и пр.

4. Выбросы автотранспорта. В настоящее время насчитывается несколько сот миллионов автомобилей, которые сжигают большое количество нефтепродуктов и выделяют такие токсичные соединения как бензапирен, альдегиды, оксиды азота, углерода и свинца.

Физиологическое воздействие на организм человека загрязнителей, или поллютантов,

грозит серьезными последствиями (например, при соединении диоксида серы с водяными парами воздуха образуется серная кислота, разрушающая легочную ткань человека и животных). Содержащая диоксид кремния пыль вызывает тяжелое заболевание легких – силикоз, а оксиды азота, помимо разъедания слизистых оболочек глаз и легких, образуют ядовитые туманы. Оксид углерода, находящийся в атмосферном воздухе представляет опасность для людей, страдающих различными сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Антропогенные выбросы загрязняющих веществ наносят вред не только самому человеку, но и животным, растениям и экосистемам в целом. При выбросах токсичных веществ высокой концентрации наблюдались массовые отравления диких животных, птиц и насекомых. Поражение животных происходит через органы дыхания и при поедании растений, содержащих вредные соединения. В растительные организмы ядовитые вещества попадают через устьица в ткани или из почвы в корневую систему.

Газообразные загрязняющие вещества могут по-разному влиять на растительность (например, окись углерода и этилен слабо повреждают листья и побеги, хлор, пары ртути, аммиак полностью уничтожают растения). Но особенно опасным для растений является диоксид серы, от которого погибают многие деревья.

19. Понятие «экосистема». Структура экосистемы

«Любая единица (биосистема), включающая все совместно функционирующие организмы (биотическое сообщество) на данном участке и взаимодействующая с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенные биотические структуры и круговорот веществ между живой и неживой частями, представляет собой экологическую систему, или экосистему» (Ю. Одум, 1986 г.).

В связи с тем что к экосистемам можно отнести биотические сообщества любого масштаба, выделяют:

1) микроэкосистемы (например, ствол гниющего дерева);

2) мезоэкосистемы (лес, озеро и др.);

3) макроэкосистемы (океан).

Глобальной экологической системой является биосфера Земли.

Общая структура экосистем. Экосистемы состоят из биотического (живого) и абиотического (неживого) факторов. Совокупность живых организмов биотического фактора называется сообществом. Исследование экологических систем включает изучение и описание взаимосвязей между сообществом и абиотическими факторами. Биотический фактор представлен автотрофами (самостоятельно синтезируют необходимые им органические вещества) и гетеротрофами (нуждаются в источнике готового органического вещества) организмами, абиотический – включает в себя эдафические или почвенные, климатические, топографические и другие физические факторы, включая воздействие волн, морских течений, огня. Несмотря на то, что почву относят к абиотическим факторам, она все же является промежуточным звеном между биотическими и абиотическими факторами. В состав почвы входят четыре важных структурных компонента: минеральная основа (50–60 % от общего состава почвы), органическое вещество (до 10 %), воздух (от 15 до 25 %) и вода (25–35 %).

Главные климатические переменные экосистем – свет, температура, влажность, соленость и атмосфера (ветер, давление). Следует отметить, что климатические условия в каком-либо местообитании могут быть отличными от условий окружающей области, тогда их называют микроклиматом.

Основные топографические характеристики – высота, экспозиция и крутизна склона.

Трофическая структура экосистемы делится на следующие ярусы:

1) верхний или автотрофный (самостоятельно питающийся) ярус, или «зеленый пояс», включающий растения или их части, содержащие хлорофилл, где преобладают такие процессы, как фиксация энергии света, использование простых неорганических соединений и накопление сложных органических соединений;

2) нижний или гетеротрофный (питаемый другими) ярус, или «коричневый пояс» почвы и осадков, разлагающихся веществ, корней и т. п., в котором преобладают процессы использования, трансформации и разложения сложных соединений.

20. Экосистемы как хорологические единицы биосферы

В основе классификации природных систем биосферы лежит ландшафт, так как экосистемы являются частью географических ландшафтов, образующих географическую оболочку планеты. Экосистемы также образуют биогеосферу, или «биогеоценотический покров» (по В. Н. Сукачеву).

Биогеоценотический покров – ряд природных экосистем, представляющих собой хорологические ил и пространственные единицы биосферы, совпадающие своими границами с ландшафтными элементами географической оболочки Земли.

Ю. Одум при характеристике экологических систем как хорологических единиц биосферы использовал классификацию, базирующуюся на биомном подходе.

«Биом – крупная региональная и субконтинентальная экосистема, характеризующаяся каким-либо основным типом растительности или другой характерной особенностью ландшафта» (Ю. Одум, 1986 г.). Биом имеет такой же состав, как и ландшафт, но главным его компонентом является биота – исторически сложившаяся совокупность флоры и фауны определенной территории. Однако термины «флора» и «фауна» применяются и в более широком смысле (например, флора микроорганизмов или фауна млекопитающих).

Термин «биота» используют при оценке взаимодействия всех живых организмов и окружающей их среды. Каждый наземный биом характеризуется определенной климатической растительностью (деревьями, кустарниками, травами и др.), с которой связаны определенные формы животных, пресноводные экосистемы подразделяются по подвижности воды и также характеризуются свойственными только им животными и водными растениями, морские биомы различаются по глубине, солености и температуре воды.

Классификация природных экосистем биосферы, по Ю. Одуму.

1. Наземные биомы:

1) тундра: арктическая и альпийская;

2) бореальные хвойные леса;

3) листопадный лес умеренной зоны;

4) степень умеренной зоны;

5) тропические зоны и саванны;

6) чапарраль (районы с дождливой зимой и засушливым летом);

7) пустыня: травянистая и кустарниковая;

8) полувечнозеленый тропический лес (выраженный влажный и сухой сезоны);

9) вечнозеленый тропический дождевой лес.

2. Пресноводные экосистемы:

1) лентические: озера и пруды (стоячие воды);

2) лотические: реки, ручьи и родники (текучие воды);

3) заболоченные угодья (участки с колеблющимся уровнем по сезонам и годам): болота и болотистые леса.

3. Морские экосистемы:

1) открытый океан;

2) воды континентального шельфа или прибрежные воды;

3) районы апвелл инга (процесс подъема холодных воде глубины океана, обогащенных биогенами и опускания верхних слоев воды в глубину под действием ветра) или плодородные районы с продуктивным рыболовством;

4) эстуарии или прибрежные проливы, бухты и др.

21. Составные компоненты экологических систем

Экологическая система, способная к самостоятельному функционированию, состоит из двух биологических компонентов: продуцентов и сапротрофов, между которыми может включаться цепь консументов.

Первичные продуценты – автотрофные организмы, переводящие неорганические элементы в форму органических соединений и таким образом способствуют их подъему на более высокий уровень. В основном это зеленые растения, некоторые прокариоты, а именно сине-зеленые водоросли и малочисленные виды бактерий. Растения преобразуют солнечную энергию (энергию света) путем фотосинтеза в химическую энергию, заключенную в органических молекулах, участвующих в построении тканей.

Продукцию органического вещества также осуществляют и хемосинтезирующие бактерии, которые извлекают энергию из неорганических соединений.

В водных экосистемах продуцентами являются водоросли, представленные обычно одноклеточными организмами, входящие в состав фитопланктона поверхностных слоев океанов и озер.

В наземных экосистемах значительную часть первичной продукции образуют высокоорганизованные формы – голосеменные и покрытосеменные, формирующие леса и луга.

Консументы, или потребители, – гетеротрофные организмы, питающиеся непосредственно или посредством других организмов органическим веществом, синтезированным первичными продуцентами, т. е. первичные консументы питаются первичными продуцентами, (например, травоядные животные). На суше к травоядным относятся многие насекомые, птицы, рептилии и млекопитающие. Важные группы травоядных млекопитающих – грызуны и копытные или пастбищные животные – лошади, крупный рогатый скот, овцы.

В пресноводных и морских экосистемах травоядными организмами являются мелкие ракообразные и моллюски.

К первичным консументам относятся и паразиты растений (например, грибы, растения, животные).

Вторичные консументы питаются травоядными, и поэтому они являются плотоядными животными. Консументы третьего порядка – тоже плотоядные, так как питаются вторичными консументами. Вторичные и третичные консументы могут быть хищниками, падальщиками или паразитами.

Сапротрофы (редуценты или разрушители) – организмы, которые способны разлагать растительные и животные остатки до уровня исходных неорганических веществ.

К данной группе организмов относятся главным образом бактерии, грибы и почвенные животные. Сапротрофы тоже могут служить пищей другим организмам и играют роль вторичных продуцентов. Таким образом, один и тот же организм в зависимости от своего положения в пищевой цепи может быть вторичным продуцентом, консументом или сапротрофом.

22. Развитие экосистем: сукцессия

Сукцессия – последовательная смена биоценозов, преемственно возникающая на одной и той же территории (биотопе) под влиянием природных факторов (в том числе и внутренних противоречий самих биоценозов) или воздействия человека (Н. Ф. Реймерс, 1990 г.).

Сукцессия происходит в определенный промежуток времени, в котором изменяются видовая структура сообщества, абиотическая среда существования до возникновения стабилизированной системы, называемой климаксом. В таком состоянии система находится тогда, когда в ней на единицу энергии приходится максимальная биомасса и максимальное количество симбиотических связей между организмами (Ю.Одум, 1975 г.). Но это конечное состояние системы, до которого проходят несколько стадий развития.

Сукцессия возникает на свободном пространстве. Выделяют первичную и вторичную сукцессию в зависимости от первичного состояния субстрата.

Первичная сукцессия формируется на безжизненном субстрате, а вторичная сукцессия возникает при смене одного сообщества другим, более приспособленным данным абиотическим условиям.

Первичная сукцессия может сформироваться, например, на эоловых песках пустыни или на склоне скалы и т. п. Первыми на свободном пространстве начинают появляться растения, семена которых переносятся ветром, – анемохория. Например, в западную часть Северной

Америки постоянно заносятся ветром семена семейства орхидных из Индии, которые пролетают часть экватора. Классическим примером первичной сукцессии может служить зарастание еловым лесом новых северных территорий России. Ельник является последней стадией развития экосистемы или климаксным сообществом, обладающим устойчивостью. Но сначала здесь прорастают березняки, ольховники и осинники, под пологом которых растут ели. Со временем они перерастают лиственные деревья и полностью вытесняют их.

Длительность протекания первичной сукцессии – время от формирования субстрата до зрелого климаксного сообщества. Самый короткий срок существования климаксного сообщества:

1) рыхлые породы и влажный теплый климат – 150–200 лет;

2) в условиях умеренных широт – не менее 1000 лет.

Вторичная сукцессия возникает на месте ранее существовавших сообществ, которые были разрушены, но почва и некоторые организмы сохранились (пожар, наводнение, распашка земель). Обычно вторичные сукцессии связаны с деятельностью человека. В отличие от первичных вторичные сукцессии развиваются быстрее, так как субстрат уже сформирован и семена растений хранятся в нем длительное время. После уничтожения сообщества происходит его восстановление, зависящее от силы воздействия, а длительность восстановления – от степени воздействия.

23. Энергия экосистем. трофические уровни

Существование живых организмов на Земле возможно благодаря солнечной энергии, так как именно свет является единственным пищевым ресурсом, энергия которого, соединяясь с водой и углекислотой, запускает процесс фотосинтеза. Зеленые растения создают органическое вещество, питающее травоядных животных, которые служат пищей для плотоядных и т. д. Таким образом, световая энергия передается от растений всем живым организмам. При передаче энергии от одного организма к другому образуется трофическая (пищевая) цепь, начинающаяся савтотрофов и продуцентов и переходящая к гетеротрофам и консументам, и так несколько раз с одного места цепи на другое. Место каждого звена в пищевой цепи называется трофическим уровнем.

Первый трофический уровень представлен продуцентами, второй – растительноядными консументами. Третий трофический уровень состоит из плотоядных консументов, которые питаются растительноядными; четвертый – плотоядные консументы, питающиеся другими плотоядными и т. д. Но есть виды, которые могут питаться и растительной пищей, и мясом (например, человек), поэтому они могут занимать в трофической цепи любой уровень.

Значительная часть гетеротрофов (сапрофиты исапрофаги) используют энергию детрита, поэтому различают два вида трофических цепей:

1) пастбищные (выедание) цепи, начинающиеся с поедания зеленых растений;

2) детритные (разложение) цепи, которые начинаются с поедания отмерших растительных и животных остатков.

Поглощаемая пища усваивается не полностью. Организм тратит энергию на метаболические процессы (например, дыхание), образование тканей, запас питательных веществ, а остальная часть пищи выделяется в виде экскрементов. Значительная часть энергии в организме рассеивается в виде тепла при химических реакциях.

А. Линдеманн в 1947 г. предложил закон 10 % – на последующий трофический уровень переходит лишь 10 % энергии от содержания ее в предыдущих уровнях. При тщательном изучении этого вопроса было установлено, что переходит не 10 %, а от 5 до 20 % энергии.

Эффективность пищевой цепи, или экологическая эффективность сообщества, относительное количество энергии, передающееся от одного трофического уровня к следующему.

Количественное соотношение организмов, массу, содержание энергии на каждом трофическом уровне можно представить в виде пирамиды чисел, биомассы и энергии.

Пирамиды чисел – соотношение числа особей на каждом трофическом уровне.

В пирамидах биомассы учитывается биомасса особей (а не их количество).

Пирамиды энергии дают динамику скорости прохождения массы пищи через трофическую цепь и всегда имеют правильную форму.

24. Антропогенные воздействия на гидросферу и их последствия

Загрязнение водных ресурсов происходит в результате поступления в них вредных веществ и проявляется в изменении органолептических (запаха, вкуса, прозрачности и др.) и физических свойств воды, содержании хлоридов, нитратов, тяжелых металлов, радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и прочего, недостаточном количестве кислорода.

Различают следующие основные водные загрязнители:

1) химические, (нефть и нефтепродукты, синтетические поверхностно-активные вещества, пестициды, диоксины, тяжелые металлы и др.);

2) физические, (тепло, радиоактивные вещества и др.);

3) биологические, (различные вирусы и болезнетворные бактерии, дрожжевые грибки и др.). Основные виды загрязнения водных ресурсов:

1) химическое – самое распространенное загрязнение; выделяют органическое (пестициды, фенолы и др.), неорганическое (кислоты, соли), нетоксичное и токсичное (соединения ртути, мышьяка и др.) химическое загрязнение;

2) механическое, (внесение в воду механических примесей, например ила, пескаидр.);

3) радиоактивное, (радиоактивные вещества – уран, радий, цезий и др.);

4) бактериальное, (попадание в воды вирусов, микроскопических грибков и др.);

5) тепловое, происходит при повышении температуры воды в результате смешивания с техническими водами; это приводит к изменению химического и газового состава воды. Основными источниками загрязнения

водных ресурсов являются сбросы неочищенных сточных вод (коммунально-бытовых, промышленных и др.), смывы ядохимикатов атмосферными осадками (фосфора, пестицидов и др.), утечки нефти и нефтепродуктов, газопылевые выбросы (пыли, аэрозолей и др.).

Кроме поверхностных вод, в результате антропогенного влияния загрязняются и грунтовые воды.

При загрязнении пресноводных экосистем биогенными веществами наблюдается процесс эвтрофикации – усиленное размножение сине-зеленых водорослей, приводящее к резкому возрастанию фитопланктона и уменьшению разнообразия видов.

Экологические последствия загрязнения морских экосистем выражаются в нарушении устойчивости экосистем, появлении «красных приливов», снижении биопродуктивности, эвтрофикации, мутагенезе и канцерогенезе морских организмов, биологическом загрязнении и накоплении химических токсикантов.

Неблагоприятные последствия для здоровья человека проявляются при использовании загрязненной воды или при контакте с ней. Например, опасность возникновения тяжелых заболеваний (брюшного тифа, холеры и др.).

Еще одним последствием деятельности человека является истощение водных ресурсов. При длительном и интенсивном водозаборе могут происходить оседание и деформация земной поверхности, что приводит к затоплению пониженных участков.

Понятие экосистемы

Экосистема включает в себя все живые организмы (растения, животные, грибы и микроорганизмы), которые в той или иной степени, взаимодействуют друг с другом и окружающей их неживой средой (климат, почва, солнечный свет, воздух, атмосфера, вода и т.п.).

Экосистема не имеет определенного размера. Она может быть столь же большой, как пустыня или озеро, или маленькой, как дерево или лужа. Вода, температура, растения, животные, воздух, свет и почва — все взаимодействуют вместе.

Суть экосистемы

В экосистеме каждый организм имеет свое собственное место или роль.

Рассмотрим экосистему небольшого озера. В нем, можно найти все виды живых организмов, от микроскопических до животных и растений. Они зависят от неживой природы, такой как вода, солнечный свет, воздух и даже от количества питательных веществ в воде. (Нажмите , чтобы узнать подробнее о пяти основных потребностях живых организмов).

Схема экосистемы озера

Каждый раз, когда «постороннее» (живое существо(а) или внешний фактор, например, повышение температуры) вводятся в экосистему, могут произойти катастрофические последствия. Это происходит потому, что новый организм (или фактор) способен искажать естественный баланс взаимодействия и нести потенциальный вред или разрушение неродной экосистеме.

Как правило, биотические члены экосистемы, вместе с их абиотическими факторами зависят друг от друга. Это означает отсутствие одного члена или одного абиотического фактора может повлиять на всю экологическую систему.

Если нет достаточного количества света и воды, или, если почва содержит мало питательных веществ, растения могут погибнуть. Если растения погибают, животные, которые от них зависят также оказываются по угрозой. Если животные, зависящие от растений гибнут, то другие животные, зависящие от них также погибнут. Экосистема в природе работает одинаково. Все ее части должны функционировать вместе, чтобы поддерживать баланс!

К сожалению, экосистемы могут разрушиться в результате стихийных бедствий, таких как пожары, наводнения, ураганы и извержения вулканов. Человеческая деятельность также способствует разрушению многих экосистем и биомов планеты.

Основные виды экосистем

Экологические системы имеют неопределенные размеры. Они способны существовать на небольшом пространстве, например под камнем, гниющем пне дерева или в небольшом озере, а также занимать значительные территории (как весь тропический лес). С технической точки зрения, нашу планету можно назвать одной огромной экосистемой.

Схема небольшой экосистемы гниющего пня

Виды экосистем в зависимости от масштаба:

  • Микроэкосистема — экосистема небольшого масштаба, как пруд, лужа, пень дерева и т.д.
  • Мезоэкосистема — экосистема, такая, как лес или большое озеро.
  • Биом. Очень большая экосистема или совокупность экосистем с аналогичными биотическими и абиотическими факторами, такими как целый тропический лес с миллионами животных и деревьев, и множеством различных водных объектов.

Границы экосистем не обозначены четкими линиями. Их часто разделяют географические барьеры, такие как пустыни, горы, океаны, озера и реки. Поскольку границы не являются строго установленными, экосистемы, как правило, сливаются друг с другом. Вот почему озеро может иметь множество небольших экосистем со своими собственными уникальными характеристиками. Ученые называют такое смешивание «Экотон».

Виды экосистем по типу возникновения:

Помимо вышеперечисленных видов экосистем, существует также разделение на естественные и искусственные экологические системы. Естественная экосистема создается природой (лес, озеро, степь и т.д.), а искусственная — человеком (сад, приусадебный участок, парк, поле и др.).

Типы экосистем

Существует два основных типа экосистем: водные и наземные. Любые другие экосистемы мира относятся к одой из этих двух категорий.

Наземные экосистемы

Наземные экосистемы могут быть найдены в любом месте мира и подразделены на:

Лесные экосистемы

Это экосистемы, в которых есть обилие растительности или большое количество организмов, живущих в относительно небольшом пространстве. Таким образом, в лесных экосистемах плотность живых организмов достаточно высока. Небольшое изменение в этой экосистеме может повлиять на весь ее баланс. Также, в таких экосистемах можно встретить огромное количество представителей фауны. Кроме того, лесные экосистемы подразделяются на:

  • Тропические вечнозеленые леса или тропические дождевые леса: тропические леса, получающие среднее количество осадков более 2000 мм в год. Они характеризуются густой растительностью, в которой преобладают высокие деревья, расположенные на разных высотах. Эти территории являются убежищем для различных видов животных.
  • Тропические лиственные леса: Наряду с огромным разнообразием видов деревьев, здесь также встречаются кустарники. Данный тип леса встречается в довольно многих уголках планеты и является домом для большого разнообразия представителей флоры и фауны.
  • Умеренные вечнозеленые леса: Имеют довольно небольшое количество деревьев. Здесь преобладают вечнозеленые деревья, которые обновляют свою листву в течение всего года.
  • Широколиственные леса: Расположены во влажных умеренных регионах, которые имеют достаточное количество осадков. В зимние месяца, деревья сбрасывают свою листву.
  • Тайга: Расположенная непосредственно перед природной зоной тундры, тайга определяется вечнозелеными хвойными деревьями, минусовыми температурами на протяжении полугода и кислыми почвам. В теплое время года здесь можно встретить большое количество перелетных птиц, насекомых и других животных тайги.

Пустынная экосистема

Пустынные экосистемы расположены в районах пустынь и получают менее 250 мм осадков в год. Они занимают около 17 % всей суши Земли. Из-за чрезвычайно высокой температуры воздуха, плохого доступа к водным ресурсам и интенсивного солнечного света, флора и фауна пустынь не столь богаты, как в других экосистемах.

Экосистема луга

Луга расположены в тропических и умеренных регионах мира. Территория луга в основном состоит из трав, с небольшим количеством деревьев и кустарников. Луга населяют пасущиеся животные, насекомоядные и растительноядные. Выделяется два основных вида экосистем луга:

  • Саванны: Тропические луга, имеющие сухой сезон и характеризующиеся отдельно растущими деревьями. Они обеспечивают пищей большое количество травоядных животных, а также являются местом охоты многих хищников.
  • Прерии (умеренные луга): Это область с умеренным травяным покровом, полностью лишенная крупных кустарников и деревьев. В прериях встречается разнотравье и высокая трава, а также наблюдаются засушливые климатические условия.
  • Степные луга: Территории сухих лугов, которые располагаются вблизи полузасушливых пустынь. Растительность этих лугов короче, чем в саваннах и прериях. Деревья встречаются редко, и как правило, находятся на берегах рек и ручьев.

Биом луга.

Горные экосистемы

Горная местность обеспечивает разнообразный спектр местообитаний, где можно найти большое количество животных и растений. На высоте, обычно преобладают суровые климатические условия, в которых могут выжить только альпийские растения. Животные, обитающие высоко в горах, имеют толстые шубы для защиты от холодов. Нижние склоны, как правило, покрыты хвойными лесами.

Водные экосистемы

Водная экосистема — экосистема, расположенная в водной среде (например, реки, озера, моря и океаны). Она включает в себя водную флору, фауну, а также свойства воды, и подразделяется на два типа: морскую и пресноводную экологические системы.

Морские экосистемы

Морские экосистемы являются крупнейшими экосистемами, которые покрывают около 71% поверхности Земли и содержат 97% воды планеты. Морская вода содержит большое количество растворенных минералов и солей. Морская экологическая система подразделяется на:

  • Океаническую (относительно мелкая часть океана, которая находится на континентальном шельфе);
  • Профундальную зону (глубоководная область не пронизанная солнечным светом);
  • Бентальную область (область, заселенная донными организмами);
  • Приливную зону (место между низкими и высокими приливами);
  • Лиманы;
  • Коралловые рифы;
  • Солончаки;
  • Гидротермальные жерла, где хемосинтезирующие бактерии составляют кормовую базу.

Многие виды организмов живут в морских экосистемах, а именно: бурые водоросли, кораллы, головоногие моллюски, иглокожие, динофлагелляты, акулы и т.д.

Животные Большого Барьерного рифа.

Пресноводные экосистемы

В отличие от морских экосистем, пресноводные охватывают лишь 0,8% поверхности Земли и содержат 0,009% от общего количества мировых запасов воды. Существует три основных вида пресноводных экосистем:

  • Стоячие: воды, где отсутствует течение, как бассейны, озера или пруды.
  • Проточные: быстро движущиеся воды, такие как ручьи и реки.
  • Водно-болотные угодья: места, в которых постоянно или периодически затопленная почва.

Пресноводные экосистемы являются местами обитания рептилий, земноводных и около 41% видов рыб в мире. Быстро движущиеся воды обычно содержат более высокую концентрацию растворенного кислорода, тем самым поддерживают большее биологическое разнообразие, чем стоячие воды прудов или озер.

Структура, компоненты и факторы экосистемы

Экосистема определяется как природная функциональная экологическая единица, состоящая из живых организмов (биоценоза) и их неживой окружающей среды (абиотической или физико-химической), которые взаимодействуют между собой и создают стабильную систему. Пруд, озеро, пустыня, пастбища, луга, леса и т.д. являются распространенными примерами экосистем.

Каждая экосистема состоит из абиотических и биотических компонентов:

Структура экосистемы

Абиотические компоненты

Абиотические компоненты представляют собой не связанные между собой факторы жизни или физическую среду, которая оказывает влияние на структуру, распределение, поведение и взаимодействие живых организмов.

Абиотические компоненты представлены в основном двумя типами:

  • Климатическими факторами, которые включают в себя дождь, температуру, свет, ветер, влажность и т.д.
  • Эдафическими факторами, включающие в себя кислотность почвы, рельеф, минерализацию и т.д.

Значение абиотических компонентов

Почвы содержат минеральные и органические вещества, а также живые организмы. Почва обеспечивает живых существ питательными веществами, влагой и средой обитания. Растительность верхней части почвенного покрова тесно с ней связана через круговорот питательных веществ.

Атмосфера обеспечивает живые организмы углекислым газом (для фотосинтеза) и кислородом (для дыхания). Процессы испарения, транспирации и круговорота воды происходят между атмосферой и поверхностью Земли.

Солнечное излучение нагревает атмосферу и испаряет воду. Свет также необходим для фотосинтеза. Фотосинтез обеспечивает растения энергией, для роста и обмена веществ, а также органическими продуктами для питания других форм жизни.

Большинство живой ткани состоит из высокого процента воды, до 90% и даже более. Немногие клетки способны выжить, если содержание воды падает ниже 10%, и большинство из них погибают, когда вода составляет менее 30-50%.

Вода является средой, с помощью которой минеральные пищевые продукты поступают в растения. Она также необходима для фотосинтеза. Растения и животные получают воду с поверхности Земли и почвы. Основной источник воды — атмосферные осадки.

Биотические компоненты

Живые существа, включая растения, животных и микроорганизмы (бактерии и грибы), присутствующие в экосистеме, являются биотическими компонентами.

На основе их роли в экологической системе, биотические компоненты могут быть разделены на три основные группы:

  • Продуценты производят органические вещества из неорганических, используя солнечную энергию;
  • Консументы питаются готовыми органическими веществами, произведенными продуцентами (травоядные, хищники и всеядные);
  • Редуценты. Бактерии и грибы, разрушающие отмершие органические соединения продуцентов (растений) и консументов (животных) для питания, и выбрасывающие в окружающую среду простые вещества (неорганические и органические), образующихся в качестве побочных продуктов их метаболизма.

Эти простые вещества повторно производятся в результате циклического обмена веществ между биотическим сообществом и абиотической средой экосистемы.

Уровни экосистемы

Для понимания уровней экосистемы, рассмотрим следующий рисунок:

Схема уровней экосистемы

Особь

Особь — это любое живое существо или организм. Особи не размножаются с индивидуумами из других групп. Животные, в отличие от растений, как правило, относятся к этому понятию, поскольку некоторые представители флоры могут скрещиваться с другими видами.

В приведенной выше схеме, можно заметить, что золотая рыбка взаимодействует с окружающей средой и будет размножаться исключительно с представителями своего вида.

Популяция

Популяция — группа особей данного вида, которые живут в определенной географической области в данный момент времени. (Примером может служить золотая рыбка и представители ее вида). Обратите внимание, что популяция включает особей одного вида, которые могут иметь различные генетические отличия, такие как цвет шерсти/глаз/кожи и размер тела.

Сообщество

Сообщество включает в себя всех живых организмов на определенной территории, в данный момент времени. В нем могут присутствовать популяции живых организмов разных видов. В приведенной выше схеме, обратите внимание, как золотые рыбы, лососёвые, крабы и медузы сосуществуют в определенной среде. Большое сообщество, как правило, включает в себя биоразнообразие.

Экосистема

Экосистема включает в себя сообщества живых организмов, взаимодействующих с окружающей средой. На этом уровне живые организмы зависят от других абиотических факторов, таких как камни, вода, воздух и температура.

Биом

Простыми словами, биом представляет собой совокупность экосистем, имеющих схожие характеристики с их абиотическими факторами, адаптированными к окружающей среде.

Биосфера

Когда мы рассматриваем различные биомы, каждый из которых переходит в другой, формируется огромное сообщество людей, животных и растений, живущих в определенных местах обитания. Биосфера является совокупностью всех экосистем, представленных на Земле.

Пищевая цепь и энергия в экосистеме

Все живые существа должны питаться, чтобы получать энергию, необходимую для роста, движения и размножения. Но чем же эти живые организмы питаются? Растения получают энергию от Солнца, некоторые животные едят растения, а другие едят животных. Это соотношение кормления в экосистеме, называется пищевой цепью. Пищевые цепи, как правило, представляют последовательность того, кто кем питается в биологическом сообществе.

Ниже приведены некоторые живые организмы, которые могут разместиться в пищевой цепи:

Схема пищевой цепи

Пищевая цепь — это не одно и то же, что и пищевая (трофическая) сеть. Трофическая сеть представляет собой совокупность многих пищевых цепей и является сложной структурой.

Передача энергии

Энергия передается по пищевым цепям от одного уровня к другому. Часть энергии используется для роста, размножения, передвижения и других потребностей, и не доступна для следующего уровня.

Более короткие пищевые цепи сохраняют больше энергии, чем длинные. Израсходованная энергия поглощается окружающей средой.

Понравилась статья? Поделись с друзьями:

Система образования или образовательная экосистема?

(1) Есть части деятельности, специализирующиеся на чем-то одном. Там обычно выгодно, но двигаться сложно: на вас завязан устойчивый процесс. Подвижность и интерес остаются там, где надо делать много разного. Тренируйте многозадачность и многоподходность.
(2) Сейчас стремительно взлетают проекты, доготавливающие людей к деятельности, и наоборот — новые направления уже идущей деятельности, где надо действовать по-новому. Пробуйте себя на стыках сфер знакомого и незнакомого. Чтобы было на что опереться и было куда двигаться.
(3) Кому принадлежат средства производства? Найдите дело, где порог входа — в первую очередь ваша компетентность. Начните дизайнить, или проводить лагеря, или проектировать что-то на аутсорсе. Пусть средства производства принадлежат вам.
(4) Кто и как находит заказы, покупателей, потребителей? Возьмите это в свои руки или в руки вашей команды. Непосредственно коммуницируйте с заказчиком, родителями, работодателями — со всеми, кто так или иначе зависит от результатов вашего труда. Больше разной коммуникации. Выделяйте на это время и внимательно собирайте контакты, не теряйте случайные визитки и телефоны.
(5) Ясно увидьте, зачем? Ради чего стоит делать то или другое дело? Зарплата — только одно из следствий хорошей работы, а не ее цель. Возьмите листок и набросайте, в каких областях ваши ценности могут быть по-настоящему проявлены, и чего вам для этого хотелось бы знать и уметь.
(6) Не бойтесь новых областей знания. Если из ваших ценностей следует, что вам нужно уметь понимать и работать с живым веществом, идите заниматься биомедициной и йогой. Синтезируйте и применяйте новые сборки знания, которые (возможно) окажутся уникально вашими. Не бойтесь оказаться наглыми — но внимательно смотрите на обратную связь и развивайтесь. Показывайте другим, что вы можете.

“Самая главная тайна”: В экосистеме все время остро не хватает людей, которые 1) горят душой и при этом 2) готовы учиться и применять новые методики, 3) готовы ставить задачи и отвечать за результат вместе с командой, 4) видят системно, в горизонте большем, чем только их жизнь или только их проект.

Станьте таким человеком!

Глобальная экосистема как лифт

В иерархической картине мира (низы, верхи, классовое общество) задача человека — достичь максимально высокой позиции, что в иерархии несет и материальные (квартира, зарплата, кабинет), и символические плюшки (власть в аспектах: престиж и уважение, свобода произвольно решать, самоуважение).
В экосистемной логике понятие “социальный лифт” несколько теряет смысл, потому что задачи совсем другие. Здесь возможности и счастье человеку приносит 1) обилие открытых социальных связей, “записная книжка”, 2) востребованность его личных и профессиональных качеств, 3) широта взгляда и видения мира, когда к нему идут за советом.
По-настоящему сильным действием в экосистеме становится 1) создание нового узла (открытие своего дела) и 2) связывание устойчиво работающих проектов в новые общности. Мы уже писали, что экосистема ориентирует человека на предпринимательство и творчество. Сейчас стоит добавить, что высшие формы творчества здесь — создание новых сообществ, социальное творчество; и создание новых смыслов — мифотворчество и теоретическая научная работа.

Материальные блага распределяются в экосистеме как правило более равномерно, а вот уважение и слава проистекают из личных заслуг и талантов.
И если в экосистеме сильна образовательная составляющая, то у каждого появляется простор возможностей для проявления инициативы, и ограничены они в первую очередь его способностью к коммуникации, инициативе, мышлению — то есть, все теми же Компетенциями 21 века.

Что такое Мир?

Условно и приблизительно мы видим 6 «Миров», которые существуют несколько по-разному и подчас обособленно друг от друга. Буквально: действуя и думая об одном, трудно удержать во внимании все остальное. Человек в течение жизни растет и осваивает все эти «миры», но, как правило, ему помогают научиться лишь отдельным навыкам в разных областях. Когда жизнь складывается удачно, эти навыки собираются в целое. Мы лишь хотим усилить этот естественный процесс, собрав в одном месте и времени максимум возможностей изменить себя.

Миры мы выделили такие:

«Внутренний мир», мир личных переживаний, чувств, установок и мечтаний. Это пространство, где я живу с собой. Понятно, что когда мы общаемся, я опираюсь на себя и действую исходя из этого внутреннего состояния. “Как мне быть с собой?” — обычно человек заканчивает всерьез отвечать на этот вопрос после подросткового кризиса, иногда возвращаясь к теме в трудных жизненных ситуациях. Но если систематически улучшать свои привычки, чувства и паттерны, внутренняя жизнь станет лучше и веселей, а вслед за ней и внешняя жизнь. На Складе Ума этой работе посвящен трек Психотехники. А вообще этим же делом занимается прикладная рациональность.

— «Мир людей», социальная реальность, в которой мы живем. Как правило, это город, разнообразные коллективы, семья, отношения. Здесь происходящее все время задается нами, нашим поведением, отношением. От того, насколько ясно мы выражаем наши желания, обозначаем границы, направляем процесс коммуникации, зависит жизненный успех, близость, одиночество, связи. Конечно, это все зависит от внутренней организации человека, но фокус на проявленности вовне и социальных компетенциях. С этим обширным полем на Складе Ума имеет дело трек «Модерация».

— «Мир идей» — пространства, где есть законы мысли, а прямой эмпирический опыт не доказывает истинность или ложность модели, но лишь указывает на ее применимость в данной ситуации. Пространство, которое есть “само по себе”, пока существует цивилизация (или вообще всегда — ответ зависит от вашей веры). Правильно строить мысли и судить о всеобщем важно: это не только доставляет особое эстетическое наслаждение всем, кто вошел во вкус, это еще и необходимо и для контакта с собой, и для коммуникации. Но учиться всему одновременно не хватает ни времени, ни внимания.
На Складе Ума будет специальный трек — “Мышление” для того, чтобы по-настоящему распробовать.

— «Мир иных», он же “мир детства”. Дети похожи на взрослых, но самое удивительное приходит через них в мир взрослых, как будто бы не отсюда. И педагогика, стоящая между миром детства и миром цивилизации, пытается усидеть на двух стульях, и то ли детей развить, то ли к взрослой жизни адаптировать. А фактически это пространство мульти-культурного перевода, рефлексии культуры и рефлексии неведомого. И уж если кого отправлять контактировать с инопланетянами, то в первую очередь педагогов дошкольного образования. Так или иначе, на Складе Ума будет детско-подростковый трек, и в какой-то мере он будет раскрывать глубинную суть и детей, и педагогики как таковой.

Еще два мира будут представлены косвенно. Мир вещей — мы в него погружены как пользователи, а прикоснуться к нему как авторам учат во множестве образовательных проектов, и мы сейчас не хотим распыляться. Что же до мира живого, то здесь ощущается самый большой вызов: так получилось, что сейчас живое кажется “захваченным” и “укрощенным” человечеством, и робкий голос экологов не долетает до конструкторов цивилизации. Мы уже год пытаемся сформировать собственное видение экологии, и все еще не далеко продвинулись. И все-таки интуиция в том, что это принципиально важная сфера и для отдельного человека, и для Человечества. Но в этот раз она — тоже в фоне, в нашем с вами взаимодействии как живых существ.

“Чтоб вам жить в эпоху перемен!”

— старинное китайское проклятие.
Образовательная экосистема начинает расти снизу, от простого. От обучения своих детей самым базовым вещам. Впрочем, у некоторых в базовые вещи входит знание шедевров литературы, а у других только умение писать.
А вообще, образование может быть выходом в мировую экосистему. Выходом в образ жизни, в котором каждый думает не о машине-квартире-соседях, а о том как устроен мир и почему так, и становится человеком в полном смысле этого слова.

Концепция «Единая цифровая образовательная экосистема»

Введение

Текущая попытка перехода России к цифровой экономике похожа на прыжок через непреодолимый барьер. Для достижения результата нужна не только программа цифровой экономики с дорожной картой, оставляющая варианты реализации деятельности, а новый подход к решению проблем «аналоговой» экономики, обеспечивающий ее трансформацию в «цифровую».

Россия имеет огромные заслуги по подготовке кадров для «аналоговой» экономики (базовые кафедры, дуальное образование, целевой набор, переподготовка и повышение квалификации), однако без кардинального переосмысления модели образования мы продолжим готовить кадры для «аналоговой» экономики. Система образования, заложенная в «аналоговой» экономике, будет навязывать неактуальные знания и психологические барьеры новым кадрам, которые должны совершить революцию и обеспечить переход страны в экономику данных.

Для существенного скачка «аналоговая» система образования должна стать «цифровой», а сквозные технологии – связать потребителя образования, поставщика образования и выгодоприобретателя полученного образования.

«Новая цифровая среда обитания изменит уклад человеческой жизни и потребует от него обладания навыками будущего»

Цифровизация образования

Ключевые черты «цифровой» экономики будущего в сфере образования:

  • объединение образования, исследования и управления;
  • стирание граней между образованием и бизнесом;
  • применение лучших практик венчурной экономики;
  • образование на протяжении всей жизни;
  • геймификация образования;
  • слияние знаний, компетенций и прикладных навыков;
  • персональное портфолио;
  • асинхронные модели образования, настраиваемые под конкретного ученика (один оканчивает школу за 9 лет, другой – за 12);
  • образование по сетецентричной модели.

Стремительный рост технологий в области образования в ближайшее время сделает доступной технологическую платформу, на базе которой все заинтересованные стороны смогут получить сервисы, такие как персональное портфолио (цифровой двойник), интеллектуальный помощник и траектория персонального развития. Многообразие глобальных образовательных платформ и технологий развития компетенций (MOOC, Open Micro-Learning, Micro-credentials) создадут отдельный рынок цифровой образовательной валюты, которую можно будет покупать или зарабатывать и тратить на свое обучение.

Картина цифрового образовательного мира

Что будет, если государство сможет использовать данные технологии в свою пользу, чтобы совершить революцию и обеспечить переход страны в экономику данных?

Предположим, что на государственном уровне будет изменено финансирование системы образования. Вместо формирования государственных заданий для прямого финансирования образовательных организаций деньги в виде цифровой образовательной валюты будут напрямую идти в персональные «кошельки» учащихся. Обучающийся в определенный момент времени заключает смарт-контракт с заинтересовавшей его образовательной организацией (школа, колледж, техникум или вуз), по условиям которого после прохождения курсов и сдачи экзаменов образовательная организация получает деньги.

Персональное портфолио обучающегося будет содержать весь спектр его активностей, потенциально интересный для образовательных организаций и работодателей (цифровой социально-образовательный след). Такие портфолио будут анализироваться интеллектуальными цифровыми роботами: цифровым наставником (будет строить персональную траекторию на основе предпочтений и профессиональной ориентации, выявлять скрытые таланты) и цифровым HR (будет предлагать обучающемуся развитие в требуемом для работодателя направлении). Успешно сданные экзамены, тесты, выполненные задания, спортивные и творческие достижения, участие в олимпиадах и конкурсах будут поощряться через пополнение образовательного «кошелька». Чем больше и качественнее обучающийся выполнил задания, тем больше у него образовательной валюты, которая может быть использована при поступлении в образовательные организации или для оплаты дополнительных курсов. Биржа цифровой образовательной валюты будет контролироваться государством и гарантировать обмен активностей на деньги.

Индивидуальный профиль компетенций

В программе «Цифровая экономика Российской Федерации» уже к концу 2019 года стоит задача по созданию формата индивидуальных профилей компетенций граждан и траекторий их развития, включающих запись их учебной и трудовой деятельности и результатов.

Источник: Распоряжение Правительства Российской Федерации от 28 июля 2017 г. №1632-р «Об утверждении программы «Цифровая экономика Российской Федерации»

Ожидаемые преимущества от цифровой реальности

  1. Огромная экономия бюджетных средств при финансировании образовательных организаций и связанных с этим бюрократических издержек.
  2. Образовательные организации будут находиться в конкурентной среде, постоянно улучшая условия и качество образовательных программ.
  3. Увеличение инвестиций со стороны работодателей в систему образования.
  4. Существующая инертность системы образования исчезнет, т.к. никому не нужны будут лекции и практические семинары по технологиям, которые были актуальны 20 лет назад.
  5. Образовательный процесс изменится под потребности работодателей и обучающихся, появится больше проектной деятельности.
  6. Адресность поддержки со стороны работодателей, их реальная вовлеченность в образовательную траекторию участника, получение индивидуально подготовленного сотрудника.
  7. Дифференциация персонального образовательного портфолио и снижение роли ОГЭ/ЕГЭ.
  8. Индивидуальные образовательные траектории позволят обучающимся свободно выбирать направления развития без риска не поступить на следующий уровень образования.
  9. Биржа данных цифровых профилей, на основе которых формируются уникальные траектории развития и компетенции будущего.

Академическая мобильность в Республике Казахстан

В Казахстане разработана система, позволяющая любому студенту учиться или проводить исследования на определенный академический период в другом высшем учебном заведении с обязательным перезачетом освоенных образовательных программ в виде кредитов в своем вузе или для продолжения учебы в другом вузе. В Казахстане используется европейская система трансферта и накопления кредитов (ECTS) – способ присвоения зачетных единиц компонентам образовательных программ, с помощью которых осуществляются сравнение и перезачет освоенных обучающимися учебных дисциплин при смене образовательной траектории, учебного заведения и страны обучения.

Источник: Программа академической мобильности в КазНУ им. аль-Фараби

Анализ текущей ситуации

Как сейчас устроен процесс обучения:

  1. Детский сад с дополнительным образованием.
  2. Школьник учится в школе, ходит в различные кружки и спортивные секции.
  3. Параллельно участвует в олимпиадах, конкурсах, получает значки ГТО.
  4. В конце 9-го класса сдает ОГЭ, в конце 11-го класса сдает ЕГЭ.
  5. Подает документы в образовательную организацию, получая 99% рейтинга на основе ОГЭ/ЕГЭ и несколько дополнительных баллов за олимпиады (ГТО, олимпиады, спортивные медали).
  6. На основе конкурсной ситуации эта совокупность баллов оценивает его шансы на бюджетную подготовку или прохождение порога минимального балла для платного обучения.
  7. В случае бюджетной подготовки государство доводит деньги на обучение школьника.

С точки зрения школьника, проблема в том, что результаты ОГЭ или ЕГЭ – это 99% успеха поступления на следующий уровень образования, и только 1% – остальные достижения (ГТО, олимпиады, спортивные медали). Возникает замкнутый круг, когда большинство школьников ставят себе цель – учиться решать тесты, а не осваивать навыки и компетенции для своего будущего.

Для того чтобы разорвать этот архетип, необходимо дифференцировать портфолио школьника, снизив значимость ОГЭ и ЕГЭ и добавив новые возможности для демонстрации своих знаний и компетенций школьниками, с участием независимых экспертов и работодателей.

Текущая модель процесса обучения

3 шага на пути к новой цифровой образовательной среде

Шаг 1. Снижение значимости ОГЭ/ЕГЭ

  1. Снизить долю государственной итоговой аттестации в общем портфолио учащегося до 75-85%. Оставшиеся 15-25% отнести на другие достижения.
  2. Создать экосистему учета и анализа всех достижений. Разработать технологию оценки достижений человека в виде индивидуального рейтинга.

Абитуриент должен поступать в образовательную организацию не только по баллам ОГЭ/ЕГЭ и результатам олимпиад. Его рейтинг должен быть дифференцирован. Например, такие успехи, как «3 месяца успешной практики в Сбербанке», «создание научно-технического стартапа, который сумел заработать более 1 млн рублей на рынке», «решения 5 интеллектуальных задач, опубликованных компанией Yandex» или «создание видео, набравшего 5 млн просмотров на YouTube», должны учитываться при зачислении на обучение. Сейчас государство может обеспечить прозрачность только баллов ОГЭ/ЕГЭ и олимпиад. С глобальной цифровизацией уже сейчас можно существенно расширить список достижений человека, которые можно достоверно подтвердить посредством современных технологий. Создание такой дифференциации позволит сформировать условия для того, чтобы человек развивался по индивидуальной образовательной траектории и на выходе получил компетенции более значимые для экономики страны.

Реализация данного шага серьезно изменит систему подготовки в школе – вместо подготовки к тестам школьники будут замотивированы получать дополнительные баллы за другие достижения. Однако это не замотивирует вузы проводить работу над улучшением качества подготовки – абитуриенты все равно придут к ним учиться за бюджетные деньги.

«Уже сейчас необходимо пересмотреть образова­тельные подходы, процессы и форматы, чтобы быть конкурентными для циф­рового сообщества»

Шаг 2. Создание цифровой образовательной валюты

  1. Создать государственную биржу цифровой образовательной валюты. Цифровая образовательная валюта должна быть эквивалентна базовой единице стоимости обучения одного студента в одном вузе страны и индексироваться государством согласно текущей экономической ситуации. Валюту смогут приобретать только юридические лица. А тратить валюту могут только физические лица и только на обучение в сертифицированной организации.
  2. Расширить возможности получения и использования цифровой образовательной валюты, подключить к системе все заинтересованные стороны: образовательные организации, обучающихся и работодателей.
    Пример: допустим, любой работодатель может устроить собственную олимпиаду и наградить победителей цифровой образовательной валютой. Таким образом работодатель обозначит себя на рынке труда, а абитуриенты, принимая участие в различных активностях, будут получать дополнительную валюту.
  3. Финансирование образовательных организаций должно быть полностью переведено на цифровую образовательную валюту с использованием смарт-контрактов между учащимся и образовательной организацией. Контролировать данный процесс будут государственные органы (министерство, Федеральное казначейство). Таким образом, все образовательные организации будут бороться за то, чтобы абитуриенты приходили именно к ним.

«Образовательные орга­низации должны пройти через цифровую транс­формацию и занять свое место в единой образова­тельной экосистеме, ко­торая сможет обеспечить образование для цифрово­го общества»

Шаг 3. Создание экосистемы образовательных сервисов

  1. Максимизировать значимость единой системы авторизации с использованием биометрии для всех участников системы образования.
  2. Создать систему оценки качества обучения, которая будет определять рейтинг всех образовательных организаций и их сертификацию. Оценки будут выставлять как сами учащиеся, так и работодатели, которые получили недавнего выпускника. Система оценки будет общедоступна, и каждый сможет почитать отзывы о курсах и посмотреть рейтинг образовательной организации и достижения ее выпускников при выборе.
  3. Создать персональное образовательное портфолио на базе blockchain-технологии, которое станет заменой всех документов об образовании и обучении в цифровом виде.
  4. Создать систему оценки когнитивных навыков людей.
  5. Разработать цифрового наставника – специальный сервис, который строит персональную траекторию развития с учетом профессиональной ориентации, используя данные персонального портфолио и выявляя скрытые таланты. Предлагает и рекомендует обучающие курсы, практики, олимпиады, стажировки, гранты и т.п.
  6. Разработать цифровой HR – специальный сервис, который будет предлагать ученику развитие в требуемом для работодателя направлении, используя данные персонального портфолио ученика. Сервис поможет работодателям уже на ранних стадиях поддержать формирование образовательной и личностной траектории определенных детей: от приглашения на собственные курсы до поощрений в виде цифровой образовательной валюты конкретных внешних курсов или образовательных программ.

В Республике Сингапур студенты самостоятельно выбирают 80% предметов

В Сингапуре одна из особенностей обучения – четкое разделение на потоки, где каждому человеку предлагают углубленно изучать только те науки, которые больше подходят по его способностям. В последние годы Министерство образования Сингапура двигается в направлении более гибкой и разнообразной системы образования. Цель состоит в том, чтобы предоставить студентам более широкий выбор предметов для удовлетворения различных интересов учеников и способов обучения. Возможность выбора того, что и как ученики узнают, побудит их к большей ответственности за свое обучение.

Перспективная модель процесса обучения

Перспективы и результаты

Единая образовательная экосистема

В результате будет создана цифровая образовательная экосистема – в виде распределенной системы независимых и достоверных образовательных сервисов.

Центром системы станет персональное образовательное портфолио, цифровая образовательная валюта и система оценки уровня знаний как гарант работы и жизнедеятельности этой экосистемы.

В цифровом образовательном мире главным станет личностное развитие, которое формирует компетенции будущего, максимально точно подходящие для работодателей. Интеллектуальные помощники, оценивая когнитивные навыки человека, анализируя его биометрическое состояние, смогут подобрать каждому индивидуальную траекторию развития, чтобы помочь ему стать успешным в мире будущего.

Перспективная модель процесса обучения

В цифровом мире вуза, существующего в текущем виде, больше не будет. Образовательная система станет сетецентричной экосистемой, в которой образовательные организации трансформируются в провайдеров образовательных сервисов различного размера (глобальные, национальные, региональные, городские).

Наделение высокой самостоятельностью обучающегося в управлении своим цифровым образовательным «кошельком» для использования его в целях собственного развития позволит существенно повысить как мотивацию обучающегося, так и качество образования. Обучающийся будет иметь огромные возможности пополнить свой «кошелек» как за счет своих достижений и компетенций в совершенно разных областях, так и за счет сдачи ОГЭ/ЕГЭ.

При этом государство всегда сможет выполнить свои конституционные обязательства. Одним из важнейших критериев все равно останется государственная итоговая аттестация (ОГЭ/ЕГЭ), за результаты которой государство будет переводить цифровую образовательную валюту каждому выпускнику.

Качество образования будет контролироваться как самими обучающимися, так и работодателями. Курсы и преподаватели, которые не смогут обеспечить качественную подготовку, возможно, лишатся студентов, а значит, и финансирования.

В будущем граница между средним, профессиональным и высшим образованием сотрется. Возможно, затраты на систему образования будут компенсироваться работодателями, которые заинтересованы в наиболее качественных компетенциях потенциальных работников.

«Цифровые технологии поместят нас в единую виртуальную образовательную экосистему, в рамках которой будут взаимодействовать все ее участники»

Цифровая образовательная экосистема

«Дети, которые будут жить в начале 2020-х годов, в принципе, смогут прожить жизнь, ни разу не зайдя в школу и в университет»

Приложение 1

В соответствии с программой «Цифровая экономика Российской Федерации» была разработана дорожная карта с предложениями по реализации концепции «Единая цифровая образовательная экосистема» (далее – «ЕЦОЭ»). Дорожная карта включает в себя набор мероприятий по четырем составляющим концепции ЕЦОЭ:

  1. Управление, контроль и нормативное регулирование по реализации программы ЕЦОЭ.
  2. Экосистема персонального электронного образовательного портфолио (цифровой наставник и HR).
  3. Цифровая образовательная валюта.
  4. Трансформация образовательных организаций в сетецентричную экосистему образовательных провайдеров.

Мероприятия дорожной карты ЕЦОЭ и сроки их исполнения синхронизированы с мероприятиями программы «Цифровая экономика Российской Федерации».

Дорожная карта единой цифровой образовательной экосистемы (ЕЦОЭ)

Термины

Цифровая экономика – виртуальная среда, дополняющая «аналоговую» экономику.

«Аналоговая» экономика – хозяйственная деятельность общества, а также совокупность отношений, складывающихся в системе производства, распределения, обмена и потребления.

Цифровизация – (от англ. digital, цифровой) переход на цифровой способ связи, записи и передачи данных с помощью цифровых устройств.

Цифровой двойник – (от англ. digital twin) цифровая копия всех физиологических и биологических характеристик человека, совершенных им действий, оцифровываемая в реальном режиме времени.

MOOC – (от англ. Massive open online courses) обучающий курс с массовым интерактивным участием c применением технологий электронного обучения и открытым доступом через интернет, одна из форм дистанционного образования.

Open Micro-Learning – краткий обучающий материал (зачастую в интерактивном формате аудио или видео), требующий не более 5 минут для его изучения.

Micro-credentials – небольшая награда / знак отличия / сертификат, получаемый за прохождение части курса. Мотивирует ученика продолжать учиться без остановок.

Смарт-контракт – (англ. smart contract — умный контракт) компьютерный алгоритм, предназначенный для заключения и поддержания коммерческих контрактов в технологии блокчейн.

Блокчейн – (англ. blockchain или block chain) выстроенная по определённым правилам непрерывная последовательная цепочка блоков (связный список), содержащих информацию. Чаще всего копии цепочек блоков хранятся на множестве разных компьютеров независимо друг от друга.

Значение слова экосистема

экосистема

Экосистема Экосисте́ма, или экологи́ческая систе́ма (от — жилище, местопребывание и — система) — биологическая система (биогеоценоз), состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними.

экосистема

ж.Совокупность организмов и среды их обитания; единая экологическая система.

экосистема

( гр. oikos — дом, родина + systema — объединение, целое) — сложный природный комплекс, в котором живые организмы и неживая материя, связанные между собой обменом веществ и энергией, образуют устойчивую целостность. См. биогенез, гомеостаз.

экосистема

ж. Совокупность организмов и среды их обитания; экологическая система.

экосистема

(от греч. oikos — жилище, местопребывание и система), единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания (атмосфера, почва, водоем и т. п.), в котором живые и косные компоненты связаны между собой обменом вещества и энергии. Понятие экосистема применяется к природным объектам различной сложности и размеров: океан или небольшой пруд, тайга или участок березовой рощи. Термин «экосистема» ввел английский фитоценолог А. Тенсли (А. Tansley,
1935). Часто термины «экосистема» и «биогеоценоз» употребляют как синонимы.

экосистема

экосистема ж. Совокупность организмов и среды их обитания; экологическая система.

экосистема

(греч. oikos место обитания + система) см. Система экологическая .

экосистема

— экологическая система, составными элементами которой являются объекты естественного происхождения. Любая Э. характеризуется замкнутостью, т.е. самостоятельным, без посторонней помощи, функционированием (например, на сенокосах и пастбищах самопроизвольно вырастает весной и летом трава. Пахотные же земли не могут функционировать без человеческого вмешательства — без посева, вспашки, ухода, борьбы с сорняками они зарастают сорной травой и т.п.) . Все Э. взаимосвязаны. Так, борьба химическими средствами с сорняками ведет к гибели почвенной и иной фауны, вырубка леса — к обмелению рек, озер и т.д. Каждая Э. отличается биопродуктивностью: почва — плодородием; фауна — размножением особей; деревья — плодами, семенами и т.п. Экологическое законодательство должно учитывать, что природная среда — это взаимосвязанная система Э., и поэтому должно быть системным и целостным. Подобное пока не достигнуто и нормы экологического права содержатся во множестве источников права, в том числе относящихся к другим отраслям законодательства.

экосистема

(от греч. oikos — жилище, местопребывание и система ), природный комплекс (биокосная система), образованный живыми организмами (биоценоз) и средой их обитания (косной, например атмосфера, или биокосной — почва, водоём и т.п.), связанными между собой обменом веществ и энергии. Одно из основных понятий экологии, приложимое к объектам разной сложности и размеров. Примеры Э. — пруд с обитающими в нём растениями, рыбами, беспозвоночными животными, микроорганизмами, донными отложениями, с характерными для него изменениями температуры, количества растворённого в воде кислорода, состава воды и т.п., с определённой биологической продуктивностью ; лес с лесной подстилкой, почвой, микроорганизмами, с населяющими его птицами, травоядными и хищными млекопитающими, с характерным для него распределением температуры и влажности воздуха, света, почвенных вод и др. факторов среды, с присущим ему обменом веществ и энергии. Гниющий пень в лесу, с живущими на нём и в нём организмами и условиями обитания, тоже можно рассматривать как Э. В идеальном случае Э. со сбалансированной жизнедеятельностью автотрофных организмов и гетеротрофных организмов могут приближаться к замкнутой системе, обменивающейся с окружающей средой только энергией (см. Экологическая система закрытая). Однако в естественных условиях длительное существование Э. возможно только при притоке из окружающей среды не только энергии, но и большего или меньшего кол-ва вещества. Все реальные Э., в совокупности слагающие биосферу Земли, принадлежат к открытым системам, обменивающимся с окружающей их средой веществом и энергией. Термин ‘Э.’ приложим как к природным, так и к искусственным Э., таким, например, как с.-х. угодья, сады, парки. В процессе всестороннего изучения природных комплексов взаимодействующих между собой растений, животных и микроорганизмов учёные давали этим надорганизменным единицам разные названия. Большая часть из предложенных терминов не получили распространения, некоторые используются лишь в определённых случаях (например, термином ‘биом’ в США обозначают такие макроэкосистемы, как зона хвойных лесов, степная зона и др.). Термин ‘Э.’, вытеснивший многие другие термины сходного содержания, предложил в 1935 английский ботаник А. Тенсли. В 1944 В. Н. Сукачёв стал пользоваться применительно к наземным живым системам термином биогеоценоз , не считая, однако, его тождественным Э. Действительно, даже аквариум или пчелиный улей несомненно представляют собой Э., но не могут быть названы биогеоценозами. Кроме того, общая особенность биогеоценоза — меньшая суммарная биомасса животных по сравнению с биомассой растений, в то время как в водной Э. господствует обратное их соотношение. Э. характеризуются видовым составом, численностью особей отдельных видов, их биомассой, распределением и сезонной динамикой. Начиная с 40-50-х гг. 20 в. развернулись исследования, позволяющие количественно характеризовать функциональные особенности Э., прежде всего цепи питания , через которые осуществляется биологическая трансформация вещества и энергии. Количеств. выражение интенсивности и эффективности этих процессов с помощью современной методов, в частности математического моделирования экологических систем, — необходимая основа решения актуальных вопросов рационального использования биологических ресурсов природы и сохранения среды обитания человека.Лит.: Основы лесной биогеоценологии, под ред. В. Н. Сукачева и Н. В. Дылиса, М., 1964; Дювиньо П., Танг М., Биосфера и место в ней человека. (Экологические системы и биосфера), пер. с франц., , М., 1973; Меншуткин В. В., Математическое моделирование популяции и сообществ водных животных, Л., 1971; Одум Ю., Основы экологии, пер. с англ., М.,
1975. Г. Г. Винберг.

экосистема

экосистема, -ы

экосистема

система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними

Экосистема

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *