Кибернетическая природа и стабильность эко систем

ЭКОЛОГИЯ

Рассматриваем взаимодействие биологических систем с окружающей средой.

Литература:

1) Одум Ю., Экология, 1986

2) Федоров В.Д., Гильманов Т.Г., Экология, 1980

3) Миллер Дж.Т., Жизнь в окружающей среде, 1993

4) Карташов А.Г., Введение в экологию, 1998

...

16.02.2010

ВВЕДЕНИЕ

1989 год - Ванкуверское соглашение -- резюме основных проблем человечества к тому моменту

сохранение жизни на Земле - одна из главных задач, стоящих перед человечеством

-- требуются неотложные действия во всех областях (политика, наука, культура...), необходимо повысить сознательность всего населения планеты -- только совместно можно одолеть общую беду -- угрозу нарушения экологического равновесия и резкого сокращения тех ресурсов, которые остаются нашим потомкам.

Жизнь от зарождения развивалась в условиях изменявшихся условий окружающей среды, которые нельзя прогнозировать.

Человек где-то за 200 последних лет превратился в самый серьезный фактор, влияющий на Землю -- засчет энергетического скачка -- уникальные и драматические события:

1) ускоренный рост численности населения: за 150 лет с 1 млрд до 5 млрд, и каждый 30-40 лет население планеты удваивается

2) ускорение роста потребления горючих ископаемых, способны вызвать глобальное загрязнение окружающей среды, изменение климата и повышение уровня мирового океана

3) ускоренное разрушение среды обитания, вылившееся в необратимый широкомасштабный процесс глобального исчезновения биосферы

за 40 лет исчезло 40% видов живых организмов, 50% водных видов.

4) разбазаривание ресурсов и плодов человеческой мысли на военные нужды

-- угроза нарушения равновесия между людьми и остальными обитателями планеты.

Причины таких глобальных изменений:

1. научные открытыя, направленные на производство материальных благ

2. обедненеие концепции человека, лежавшей в основе былых культур засчет изменение ценностных ориентаций в сторону максимальной реализации материальных возможностей

Род человеческий достиг пределов в использовании продуктов окружающего мира и в освоении социо-культурной среды. Необходимы новые идеи, вытекающие из многообразия культур и осмысления будущего.

Надо:

1) познание органического макрокосма (нашей ноосферы), заключающего в себе жизненные ритмы

2) признание человека участником творческого процесса, формирующего лицо Вселенной, а не его «винтиком» -- преодоление эгоизма, являющегося главной причиной разлада между людьми, между человеком и природой

3) преодоление дисгармонии тела, духа и разума, вызванную усилением развития какого-либо из этих элементов в ущерб другим -- даст человеку возможность обнаружить в себе отражения космоса и объединяющего его высшего принципа.

Что мешало человеку в освоении планеты: изменение человеком природы, которое в итоге приводило к гибели этносов.

Среда постоянно изменялась, возникала новая среда, менялась пища, менялись болезни...

Человек и окружающая среда всегда менялись вместе.

------------------------------

50% взрослого населения не грамотны, 25% не обеспечены питьевой водой, 33% не получает медицинской помощи, и ты ды...

1) высокая рождаемость в «третьих» странах

2) использование ресурсов - основа выживания современной цивилизации => большое количество отходов

61 тыс. кв. км прирост(?) пустынь

50% всех лесов планеты - вырублены

океан - по сути, большая мусорная свалка

с 1900 года средняя температура поднялась на 1 градус. Максимум, еще можно 1-2 градуса до таяния ледников, изменения течений, подъему уровня океана... 6 градусов - сорвется антарктический щит и океан поднимется на 6 метров -- большая часть суши окажется под водой.

сутки подышать воздухом Мехико = 2 пачки сигарет

Сейчас описано 2 млн видов -- 1 млн под угрозой скорого исчезновения

-------------------------------------------------

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Экология (от греч. рассуждения о доме) -- наука, в которой особое внимание уделаяется совокупности и характеру связей между организмами и окружающей их средой.

-- это недисциплинарная комплексная область знаний об устройстве многоуровневых систем в природе, обществе и об их взаимодействии.

Экология - точная наука, так как использует аппарат физики, математики, химии... гуманитарная - так как влияет на человека

1869 год - Эрнст Геккель -- предложил термин «экология»

18 в. - А.Левенгук изучал пищевые цепи и регуляцию численности

20 в. - Ф. Клементс, В. Шелфорд - концепция биотического сообщества (система, включающая в себя популяции разных видов) -- каждый вид должен взаимодействовать с другими видами

Р. Линдема, Дж.Хатчинсон -- концепция пищевых цепей и круговоротов веществ

1935 год - Л.Тенсли -- понятие экосистема -- основное понятие экологии

К.Мебиус -- 1877 год -- исследовал сообщество организмов во взаимодействии с окружающей средов, отметив, что физическая среда не только влияет на биотическую часть, но и сама влияет от ее жизнедеятельности

С.Фобс -- 1887 год -- микрокосм -- отдельные сообщества представляют собой микрокосм, например, экосистема озера, ручья, очистных сооружений... - относительная независимость от глобальных процессов.

Докучаев -- ~1900 -- предложил понятие биоценоз

Сукачев -- 1944 -- биогеоценоз

В.И.Вернадский -- 1920 -- н о о с ф е р а

Иерархия уровней жизни

Биотическая компонента + адиабатическая к-та + биосистема

17.02.2010

Биотическая компонента	Гены (самое простое – вирусы)	Клетки (прокариоты и эукариоты)	Орган	Организм	Орга- низмы	Попу- ляции	Сооб- щество
Абиотическая компонента	Материя, энергия, информация
Биосистемы	Генные системы	Клеточные системы(основной газовый состав)	Системы органов(обмен с другими органами)	Системы организма	Популяция	Популя- ционные системы

Популяция – группа особей любого вида, населяющая в течение ряда поколений определенную территорию (ареал обитания), в которой осуществляется свободное скрещивание и которая отделена от соседних популяция некоторой степенью изоляции. При этом степень изоляции является необходимым элементом для новообразования популяции другого поколения.

Популяционные системы = сообщество = биоценоз.

Сообщество включает в себя все популяции, занимающие данную территорию. Сообщество – совокупность популяций, экосистема (как системный уровень организации жизни или биогеоценоз).

Экосистема – сообщества и неживая среда, функционирующие совместно на данном участке и взаимодействующие таким образом, что поток энергии создает четко определенные биотические структуры и круговороты веществ между живой и неживой частями этой системы.

Неживая среда по сути поток веществ. Для каждого региона существует только определенные виды организмов.

Система - упорядоченное взаимодействие и взаимосвязанные компоненты, образующие единое целое; множество взаимосвязанных элементом, каждый из которых связан прямо или косвенно с каждым другим элементом, а 2 любые подмножества этого множества не могут быть независимыми.

Любые части системы именуются элементами системы, а способ связи между ними определяет ее структура. Структура системы отражает не только разнообразие и интенсивность связей между элементами, взаимодействие элементов рождает новое свойство системы. Природа самих элементов отражает лишь сложность изучаемой системы. Поэтому по природе своих элементов системы могут быть бесконечно разными и их соподчиненность приводит к одной из особенностей, присущей всем, без исключения, системам - иерархичность соподчинения всех систем.

С какого уровня взаимодействия компонент является целью изучения экологии? Удобно изучать подсистему и надсистему, т.к. именно они определяют систему. Выделяют различные размеры элементов системы. Масштабы различны, определяются целями и задачами предмета.

Биосфера – самая большая сфера; оболочка Земли, в которой в данное время поддерживается активность жизнедеятельности биомассы. Данный термин ввел Э.Зюсс в 1873 году, В.И.Вернадский в 1919 году назвал «пленкой жизни». Понятие «эко сфера» предложил А.Колл в 1958 году и определил как совокупность всего живого с ресурсами. При этом не более 30м над уровнем самых высоких деревьев (140м), над океаном – 30м, в глубь Земли – 200м от поверхности воды, от поверхности почвы – до первого водоупорного слоя (60-140м). Важное следствие иерархической организации эко систем является то, что по мере объединение компонентов (подмножеств) в более крупные функциональные единицы. У них появляется новое свойство, отсутствующее на предыдущем уровне. Такие качественно новые (эмиржентные) свойства нельзя предсказать, исходя из свойств компонентов, составляющих этот уровень (единицу). Эмиржентные свойства появляются, т.к. на всех уровнях функционируют гомеостатические организмы, а именно (возвращение в исходное равновесное состояние) корректирующие и уравновешивающие процессы, действующие и противодействующие силы, амплитуды которых имеют тенденцию изменятся. Гомеостатические механизмы реализуются за счет положительное и обратной отрицательное связей между элементами. Например, доступность пищевых ресурсов для животных.

Система поддерживается в некотором устойчивом равновесии.

Кибернетическая природа и стабильность эко систем

Помимо потоков энергии и круговорота веществ в эко системе функционируют развитые информационные сети: потоки физических и химических сигналов, связывающих все части системы и управляющих как одним целым. Все эти связи избыточны. Какая либо функция выполняется несколькими видами или их компонентами, что повышает стабильность. следствием этого является уменьшение дисперсии регулируемого параметра. Выделяют типы стабильности в зависимости от жесткости окружающей среды (уровень сложности):

1. резистентная – способность системы оставаться в состоянии устойчивого равновесия

2. упругая – способность системы быстро восстанавливаться

Дата добавления: 2015-10-26