regula lui Lindemann (10%)

Fluxul de energie, care trece prin nivelurile trofice ale biocenozei, se stinge treptat. În 1942, R. Lindeman a formulat legea piramidei energiilor, sau legea (regula) a 10%, conform căreia de la un nivel trofic al piramidei ecologice se trece la altul, mai înalt (de-a lungul „scării”: producător - consumator - descompunetor) în medie aproximativ 10% din energia primită la nivelul anterior al piramidei ecologice. Fluxul invers asociat cu consumul de substanțe și energie produsă de nivelul superior al piramidei ecologice de nivelurile sale inferioare, de exemplu, de la animale la plante, este mult mai slab - nu mai mult de 0,5% (chiar 0,25%) din totalul său. flux și, prin urmare, putem spune că nu este nevoie să vorbim despre ciclul energetic în biocenoză.

Dacă energia se pierde de zece ori în timpul tranziției la un nivel superior al piramidei ecologice, atunci acumularea unui număr de substanțe, inclusiv a celor toxice și radioactive, crește în aproximativ aceeași proporție. Acest fapt este fixat în regula îmbunătățirii biologice. Este valabil pentru toate cenozele. În biocenozele acvatice, acumularea multor substanțe toxice, inclusiv pesticide organoclorurate, se corelează cu masa de grăsimi (lipide), adică. are în mod clar o bază energetică.

Piramide ecologice

Pentru a reprezenta în mod clar relațiile dintre organisme ale diferitelor specii într-o biocenoză, se obișnuiește să se utilizeze piramide ecologice, distingând piramidele de numere, biomasă și energie.

Dintre piramidele ecologice, cele mai cunoscute și frecvent utilizate sunt:

§ Piramida numerelor

§ Piramida de biomasă

Piramida numerelor. Pentru a construi o piramidă a populației, se numără numărul de organisme dintr-un anumit teritoriu, grupându-le pe niveluri trofice:

§ producatori - plante verzi;

§ consumatorii primari sunt ierbivorele;

§ consumatori secundari - carnivore;

§ consumatori tertiari - carnivore;

§ consumatori ga-e („predatori definitivi”) - carnivore;

§ descompozitori – distrugatori.

Fiecare nivel este descris în mod convențional ca un dreptunghi, a cărui lungime sau zonă corespunde valorii numerice a numărului de indivizi. Prin aranjarea acestor dreptunghiuri într-o succesiune subordonată, obținem o piramidă ecologică a numerelor (Fig. 3), al cărei principiu de bază a fost formulat pentru prima dată de ecologistul american C. Elton Nikolaikin N. I. Ecology: Textbook. pentru universități / N. I. Nikolaikin, N. E. Nikolaikina, O. P. Melekhova. - Ed. a III-a, stereotip. - M.: Dropia, 2004..

Orez. 3. Piramida ecologică a populației pentru o pajiște acoperită cu cereale: numere - număr de indivizi

Datele pentru piramidele populației sunt obținute destul de ușor prin colectarea directă a probelor, dar există unele dificultăți:

§ Producătorii variază foarte mult ca mărime, deși un exemplar de iarbă sau alge are același statut ca un copac. Aceasta încalcă uneori forma piramidală corectă, uneori chiar dând piramide inversate (Fig. 4) Ibid.;

Orez.

§ Gama de numere ale diferitelor specii este atât de largă încât face dificilă menținerea scalei atunci când este reprezentată grafic, dar în astfel de cazuri se poate folosi o scară logaritmică.

Piramida biomasei. Piramida ecologică a biomasei este construită similar piramidei numerelor. Sensul său principal este de a arăta cantitatea de materie vie (biomasă - masa totală a organismelor) la fiecare nivel trofic. Se evită astfel inconvenientele tipice piramidelor populației. În acest caz, dimensiunea dreptunghiurilor este proporțională cu masa materiei vii a nivelului corespunzător, pe unitate de suprafață sau de volum (Fig. 5, a, b) Nikolaikin N. I. Ecologie: Manual. pentru universități / N. I. Nikolaikin, N. E. Nikolaikina, O. P. Melekhova. - Ed. a III-a, stereotip. - M.: Bustard, 2004.. Termenul de „piramidă a biomasei” a apărut datorită faptului că în marea majoritate a cazurilor masa consumatorilor primari care trăiesc în detrimentul producătorilor este semnificativ mai mică decât masa acestor producători, iar masa consumatorilor secundari este semnificativ mai mică decât masa consumatorilor primari. Biomasa destructorilor este de obicei prezentată separat.

Orez. 5. Piramidele biomasei biocenozelor unui recif de corali (a) și Canalului Mânecii (b): numere - biomasă în grame de substanță uscată pe 1 m 2

La eșantionare, se determină biomasa în picioare sau randamentul în picioare (adică, la un moment dat în timp), care nu conține nicio informație despre rata producției sau consumului de biomasă.

Rata de creare a materiei organice nu determină rezervele totale ale acesteia, adică. biomasa totală a tuturor organismelor la fiecare nivel trofic. Prin urmare, pot apărea erori în timpul analizei ulterioare dacă nu sunt luate în considerare următoarele:

* în primul rând, dacă rata consumului de biomasă (pierderea datorată consumului) și viteza de formare a acesteia sunt egale, cultura în picioare nu indică productivitate, adică. despre cantitatea de energie și materie care se deplasează de la un nivel trofic la altul, unul mai mare, într-o anumită perioadă de timp (de exemplu, un an). Astfel, pe o pășune fertilă, folosită intensiv, randamentul de iarbă în picioare poate fi mai mic, dar productivitatea poate fi mai mare decât pe o pășune mai puțin fertilă, dar puțin folosită pentru pășunat;

* în al doilea rând, producătorii de dimensiuni mici, precum algele, se caracterizează printr-un ritm ridicat de creștere și reproducere, echilibrat de consumul lor intensiv ca hrană de către alte organisme și moartea naturală. Prin urmare, productivitatea lor poate fi nu mai mică decât cea a producătorilor mari (de exemplu, copaci), deși biomasa în picioare poate fi mică. Cu alte cuvinte, fitoplanctonul cu aceeași productivitate ca un copac va avea mult mai puțină biomasă, deși ar putea susține viața animalelor de aceeași masă.

Una dintre consecințele acestui lucru este „piramidele inversate” (Fig. 3, b). Zooplanctonul biocenozelor lacurilor și mărilor are cel mai adesea o biomasă mai mare decât hrana lor - fitoplanctonul, dar rata de reproducere a algelor verzi este atât de mare încât în ​​24 de ore refac toată biomasa consumată de zooplancton. Cu toate acestea, în anumite perioade ale anului (în timpul înfloririi de primăvară) se observă raportul obișnuit al biomasei lor (Fig. 6) Nikolaikin N.I. Ecologie: Manual. pentru universități / N. I. Nikolaikin, N. E. Nikolaikina, O. P. Melekhova. - Ed. a III-a, stereotip. - M.: Dropia, 2004..

Orez. 6. Schimbări sezoniere în piramidele biomasei lacului (folosind exemplul unuia dintre lacurile din Italia): numere - biomasă în grame de substanță uscată la 1 m3

Piramidele energetice discutate mai jos sunt lipsite de anomalii aparente.

Piramida energiilor. Cea mai fundamentală modalitate de a reflecta conexiunile dintre organismele de diferite niveluri trofice și organizarea funcțională a biocenozelor este piramida energetică, în care dimensiunea dreptunghiurilor este proporțională cu echivalentul energetic pe unitatea de timp, adică. cantitatea de energie (pe unitate de suprafață sau de volum) care a trecut printr-un anumit nivel trofic într-o anumită perioadă (Fig. 7) Ibid.. La baza piramidei energetice, mai poate fi adăugat în mod rezonabil încă un dreptunghi de jos, reflectând fluxul de energie solară.

Piramida energetică reflectă dinamica trecerii masei alimentare prin lanțul alimentar (trofic), care o deosebește fundamental de piramidele numerelor și biomasei, care reflectă statica sistemului (numărul de organisme la un moment dat). Forma acestei piramide nu este afectată de schimbările în mărimea și rata metabolică a indivizilor. Dacă sunt luate în considerare toate sursele de energie, atunci piramida va avea întotdeauna un aspect tipic (sub forma unei piramide cu vârful în sus), conform celei de-a doua legi a termodinamicii.

Orez. 7. Piramida energiei: numere - cantitate de energie, kJ * m -2 * r -1

Piramidele energetice fac posibilă nu numai compararea diferitelor biocenoze, ci și identificarea importanței relative a populațiilor dintr-o singură comunitate. Sunt cele mai utile dintre cele trei tipuri de piramide ecologice, dar datele pentru a le construi sunt cele mai greu de obținut.

Unul dintre cele mai reușite și clare exemple de piramide ecologice clasice sunt piramidele prezentate în Fig. 8 Nikolaikin N. I. Ecologie: manual. pentru universități / N. I. Nikolaikin, N. E. Nikolaikina, O. P. Melekhova. - Ed. a III-a, stereotip. - M.: Bustard, 2004. Ele ilustrează biocenoza condiționată propusă de ecologistul american Yu. „Biocenoza” constă dintr-un băiat care mănâncă doar carne de vițel, și viței care mănâncă doar lucernă.

Orez.

Regulă 1% Ecologie. Curs de curs. Compilat de: Ph.D., Profesor asociat A.I Tikhonov, 2002. Punctele lui Pasteur, precum legea piramidei energetice a lui R. Lindemann, au dat naștere la formularea regulilor de unu și zece la sută. Desigur, 1 și 10 sunt numere aproximative: aproximativ 1 și aproximativ 10.

„Număr magic” 1% rezultă din raportul dintre posibilitățile de consum de energie și „capacitatea” necesară pentru stabilizarea mediului. Pentru biosferă, ponderea consumului posibil al producției primare totale nu depășește 1% (ceea ce rezultă din legea lui R. Lindemann: aproximativ 1% din producția primară netă în termeni energetici este consumată de vertebrate în calitate de consumatori de ordine superioară, aproximativ 10% de nevertebrate ca consumatori de ordine inferioare, iar partea rămasă - bacterii și ciuperci saprofe). De îndată ce omenirea, în pragul secolelor trecute și ale noastre, a început să folosească o cantitate mai mare de produse biosferei (acum cel puțin 10%), principiul Le Chatelier-Brown a încetat să fie satisfăcut (se pare că de la aproximativ 0,5% din energia totală a biosferei): vegetația nu a asigurat creșterea biomasei în concordanță cu creșterea concentrației de CO 2 etc. (o creștere a cantității de carbon fixat de plante a fost observată abia în ultimul secol).

Din punct de vedere empiric, este suficient recunoscut pragul de consum de 5 - 10% din cantitatea de substanță, care duce la schimbări vizibile în sistemele naturii la trecerea prin ea. A fost adoptată în principal la nivel empirico-intuitiv, fără a distinge formele și natura controlului în aceste sisteme. Este aproximativ posibil să se împartă tranzițiile emergente pentru sistemele naturale cu tipuri de management organismic și de consorțiu, pe de o parte, și sisteme de populație, pe de altă parte. Pentru cei dintâi, valorile care ne interesează sunt pragul de ieșire dintr-o stare staționară de până la 1% din fluxul de energie („norma” de consum) și pragul de autodistrugere – aproximativ 10% din aceasta „ normă". Pentru sistemele de populație, depășirea în medie a 10% din volumul de retragere duce la ieșirea acestor sisteme din starea staționară.

Lucrări de testare VPR pentru întreaga rusă - Biologie, clasa a 11-a

Explicații pentru eșantionul lucrării de testare din toată Rusia

Când vă familiarizați cu un eșantion de lucru de testare, ar trebui să rețineți că sarcinile incluse în eșantion nu reflectă toate abilitățile și problemele de conținut care vor fi testate ca parte a testului integral rusesc. O listă completă a elementelor de conținut și a abilităților care pot fi testate în muncă este dată în codificatorul elementelor de conținut și cerințelor de nivel
formarea absolvenților pentru dezvoltarea unui test de biologie integral rusesc.
Scopul eșantionului de lucru de testare este de a oferi o idee despre structura lucrării de testare integrală rusească, numărul și forma sarcinilor și nivelul lor de complexitate.

Instructiuni pentru executarea lucrarii

Testul include 16 sarcini. Se alocă 1 oră 30 de minute (90 de minute) pentru finalizarea lucrării de biologie.
Notați răspunsurile la teme în spațiul prevăzut pentru aceasta în lucrarea dvs. Dacă notați un răspuns incorect, tăiați-l și scrieți unul nou lângă el.
Aveți voie să utilizați un calculator atunci când lucrați.
Când finalizați sarcinile, puteți utiliza o schiță. Intrările în schiță nu vor fi revizuite sau notate.
Vă sfătuim să finalizați sarcinile în ordinea în care sunt date. Pentru a economisi timp, omiteți o sarcină pe care nu o puteți finaliza imediat și treceți la următoarea. Dacă mai aveți timp după finalizarea tuturor lucrărilor, puteți reveni la sarcinile ratate.
Punctele pe care le primiți pentru sarcinile finalizate sunt însumate. Încercați să finalizați cât mai multe sarcini și să obțineți cele mai multe puncte.
Vă dorim succes!

1. Selectați din lista dată de taxoni sistematici Trei taxon care sunt general când descriu organismele reprezentate.

Lista taxonilor:
1) clasa Dicotiledonate
2) Imperiul Necelular
3) regatul procariotelor
4) regnul plantelor
5) subregnul Multicelular
6) Departamentul de flori
Înregistrați numerele taxonilor selectați.

Toate plantele existente pe planeta noastră sunt combinate într-una singură regat Care e numit Plante.

Plantele sunt împărțite în două subregate - superioare și inferioare.

Plantele inferioare includ algele.

Și plantele superioare sunt împărțite în spori și plante cu semințe. Diviziunile sporilor includ mușchi, coada-calului, mușchi și ferigi. Și pentru plantele cu semințe - departamentul Gymnosperm și departamentul Angiosperm (Floare).

Gimnospermele nu au forme erbacee și, din moment ce vedem că plantele care ni s-au dat cu siguranță nu sunt copaci sau arbuști, ele aparțin Departamentul Flori(aceeași concluzie s-ar putea trage din prezența florilor și fructelor).

Varza este o plantă din familia cruciferelor (varză), mazărea aparține familiei Leguminoase, iar cartofii aparțin familiei Solanaceae. Plantele din aceste familii aparțin clasă Dicotiledonate.

Astfel, răspunsurile corecte sunt puncte 1 , 4 , 6 .

Să eliminăm celelalte opțiuni de răspuns.

Aceste plante nu sunt clasificate ca plante necelulare, deoarece au o structură celulară, adică sunt formate din celule. Ele nu sunt clasificate ca un superregn al procariotelor, deoarece procariotele sunt organisme care nu au un nucleu în celulele lor, în timp ce plantele au un nucleu. Ele nu aparțin subregnului Multicelular, deoarece în taxonomia plantelor există subregnurile Superioare și Inferioare, dar nu există deloc subregnurile Multicelulare.

2. Regula lui Allen spune că, printre formele înrudite de animale cu sânge cald, conducând un stil de viață similar, cei care trăiesc în climate mai reci au părți ale corpului proeminente relativ mai mici: urechi, picioare, cozi etc.
Priviți fotografiile care arată reprezentanții a trei specii de mamifere strâns înrudite. Aranjați aceste animale în ordinea în care habitatele lor naturale sunt situate pe suprafața Pământului de la nord la sud.

1. Notează în tabel succesiunea corespunzătoare de numere care indică
fotografii.

2. Folosind cunoștințele dvs. de termoreglare, explicați regula lui Allen.

________________________________________________________________________________

Răspuns la prima întrebare: 312
Răspunsul la a doua întrebare: cu cât suprafața corpului unui animal cu sânge cald este mai mare, cu atât este mai intens transferul de căldură. Urechile mari contribuie la acest lucru.

Răspunsul la prima întrebare nu este deloc dificil. Merită să luați în considerare faptul că este necesar să aranjați animalele pornind de la cel mai nordic, iar conform regulii lui Allen, animalele nordice au părți mai mici ale corpului proeminente. Aceasta înseamnă că trebuie să aranjam animalele, începând cu cea care are cele mai mici urechi.

O scădere a părților proeminente ale corpului la animale duce la o scădere a suprafeței corpului și, prin urmare, la o scădere a transferului de căldură. Acest lucru ajută animalele care trăiesc în condiții de frig să economisească căldura. Răspunsul la a doua întrebare ar trebui să se bazeze pe aceasta.

1. Sortați organismele în funcție de poziția lor în lanțul trofic.
Scrieți în fiecare celulă
numele unuia dintre organismele propuse.
Lista organismelor: lăcuste, plante, șerpi, broaște, vultur.

lant trofic

2. Regula spune:„Nu mai mult de 10% din energie vine de la fiecare nivel trofic anterior la următorul.” Folosind această regulă, calculați cantitatea de energie (în kJ) care ajunge la nivelul consumatorilor de ordinul doi atunci când producția primară anuală netă a ecosistemului este de 10.000 kJ.

1. plante – lăcuste – broaște – șerpi – vultur

4. Studiază desenul. Prin ce proces s-a format o asemenea varietate de organisme descrise?

Răspuns: __________________________________________________________________________

Selecția artificială
SAU variabilitate mutațională,
SAU variabilitate ereditară

5. Studiați graficul care arată dependența vitezei de reacție catalizată de enzimă, pe temperatura corpului câinelui (axa x este temperatura corpului câinelui (în °C), iar axa y este viteza reacției chimice (în unități arbitrare)).

Se știe că temperatura corpului unui câine sănătos este în intervalul 37,5-38,5 °C. Cum se va schimba rata reacțiilor chimice în corpul unui câine dacă temperatura corpului acestuia este mai mare decât în ​​mod normal?

Răspuns: __________________________________________________________________________

Viteza reacțiilor chimice va scădea (scădea)

6. Completați celulele goale ale tabelului folosind lista de elemente lipsă de mai jos: pentru fiecare decalaj indicat printr-o literă, selectați și notați numărul elementului necesar în tabel.

Elemente lipsă:
1) ADN
2) anatomie
3) organismic
4) cloroplast
5) genetică moleculară
6) citologie

7. Colesterolul joaca un rol important in metabolism si functionarea sistemului nervos. Intră în organism din produse de origine animală. Este practic absent în produsele vegetale. Cantitatea de colesterol care intră în organism cu alimente nu trebuie să depășească 0,3-0,5 g pe zi.

1. Folosind datele din tabel, calculați cantitatea de colesterol din micul dejun al unei persoane care a mâncat 100 g de brânză de vaci cu conținut scăzut de grăsimi, 25 g de brânză „olandeză”, 20 g de unt și doi cârnați.

Răspuns: _________________________________________________________________________.

2. Ce pericol prezintă excesul de colesterol din corpul uman pentru sănătatea umană?

Răspuns: __________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________

2. deteriorarea vaselor de sânge,
SAU dezvoltarea aterosclerozei,
SAU boală coronariană

8. Serghei a venit la doctor pentru că nu se simțea bine. Medicul i-a dat o trimitere pentru analiză, ale cărei rezultate au arătat că numărul de leucocite a fost de 2,5 × 108, în timp ce norma este de 4–9 × 109. Ce test v-a sugerat medicul sa faceti si ce diagnostic a pus pe baza rezultatelor obtinute? Selectați răspunsurile din următoarea listă și scrieți numerele lor în tabel.

Lista de raspunsuri:
1) tulburarea metabolismului carbohidraților
2) deficit de oxigen
3) test de sânge
4) scăderea imunității
5) analiza scaunului

9. Stabiliți originea bolilor enumerate. Notați numărul fiecăruia
boli din listă în celula corespunzătoare din tabel. Celulele de tabel pot conține
Au fost înregistrate mai multe numere.

Lista bolilor umane:
1) varicela
2) Sindromul Down
3) infarct miocardic
4) dizenterie
5) malarie

10. Metoda genealogică este utilizată pe scară largă în genetica medicală. Se bazează pe compilarea pedigree-ului unei persoane și pe studierea moștenirii unei anumite trăsături. În astfel de studii, se folosesc anumite notații. Studiați un fragment din arborele genealogic al unei familii, ai cărei membri sunt surzi și muți.

Fragment din arborele genealogic

Folosind diagrama propusă, determinați:
1) această trăsătură este dominantă sau recesivă;
2) această trăsătură nu este legată sau legată de cromozomii sexuali.

Răspuns:
1)______________________________________________________________________________;
2)______________________________________________________________________________

1. trăsătură recesivă

2. trăsătura nu este legată de sex

11. Sveta și-a dorit întotdeauna să aibă aceleași „gropițe” pe obraji ca și mama ei (trăsătura dominantă (A) nu este legată de gen). Dar Sveta nu avea gropițe, ca tatăl ei. Determinați genotipurile membrilor familiei pe baza prezenței sau absenței gropițelor. Introduceți răspunsurile dvs. în tabel.

Mama - Aa; tată - aa; fiica - ah

12. Instanța a luat în considerare o cerere de stabilire a paternității copilului. Copilului și mamei lui i s-a făcut un test de sânge. La copil s-a dovedit a fi II(A), iar la mamă a fost I(0). A analiza
datele din tabel și răspundeți la întrebări.

1. Mama copilului a declarat în instanță că tatăl fiului ei este bărbat cu grupa IV (AB)
sânge. Ar putea fi tatăl copilului?

2. Pe baza regulilor de transfuzie de sânge, decideți dacă copilul poate fi donator
sânge pentru mama lui.

Răspuns: __________________________________________________________________________

3. Folosind datele din tabelul „Grupe sanguine conform sistemului AB0”, explicați decizia dvs.

*Notă.
Un antigen este orice substanță pe care organismul o consideră străină sau potențial periculoasă și împotriva căreia începe de obicei să-și producă proprii anticorpi.
Anticorpii sunt proteine ​​din plasma sanguină formate ca răspuns la introducerea bacteriilor, virușilor, toxinelor proteice și a altor antigeni în corpul uman.

Răspuns: __________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________

Răspuns la prima întrebare: da
Răspuns la a doua întrebare: nu
Răspunsul la a treia întrebare: ca urmare a a fi simultan în
fluxul sanguin al mamei, în timpul transfuziei, a acelorași antigene A
a copilului și a anticorpilor α (mamă) celulele roșii din sânge se vor lipi, ceea ce
poate duce la moartea mamei

13. Compoziția nucleotidică a unui fragment dintr-o moleculă de ADN de grâu a fost studiată într-un laborator biochimic. S-a constatat că proporția de nucleotide de adenină din probă a fost de 10%.
Folosind regula lui Chargaff, care descrie relațiile cantitative dintre diferitele tipuri de baze azotate din ADN (G + T = A + C), calculați procentul de nucleotide cu citozină din această probă.

Răspuns: ______________

1. Luați în considerare o imagine a unui organel cu membrană dublă a unei celule eucariote. Ceea ce este numit?

Răspuns:___________________________

2. Ce proces va fi perturbat în celulă în caz de deteriorare (tulburări de funcționare) a acestor organite?

Răspuns: _________________________________________

1. mitocondrii

2. metabolismul energetic,
SAU procesul de respirație,
SAU oxidare biologică

15. Codul genetic este o metodă caracteristică tuturor organismelor vii care codifică secvența de resturi de aminoacizi din proteine ​​folosind
secvențe de nucleotide dintr-un acid nucleic.
Studiați tabelul de coduri genetice, care demonstrează corespondența reziduurilor de aminoacizi cu compoziția codonilor. Folosind aminoacidul serină (Ser) ca exemplu, explicați următoarea proprietate a codului genetic: codul este triplet.

Tabelul codurilor genetice

Răspuns: __________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________

1) fiecărui aminoacid corespunde unei combinații de trei nucleotide
(tripleți, codoni);
2) codificarea aminoacidului serină (Ser) poate avea loc cu
folosind unul dintre următorii codoni (tripleți): TCT, TCT,
TCA, TCG, AGT, AGC

16. Imaginea prezintă Archaeopteryx, un animal dispărut care a trăit acum 150–147 de milioane de ani.

Folosind un fragment dintr-un tabel geocronologic, stabiliți epoca și perioada în care
locuit de acest organism, precum și de posibilul său strămoș la nivel de clasă (superordine)
animalelor.

Epocă: ________________________________________________________________
Perioadă:___________________________________________________________
Posibil strămoș:_________________________________________________

Era: era mezozoică;
Perioada: Jurasic;
Strămoș posibil: reptile antice, SAU
reptile SAU reptile SAU dinozauri

© 2017 Serviciul Federal de Supraveghere în Educație și Știință al Federației Ruse

Disciplina „Ecologie” examinează principiile managementului sistemelor naturale și natural-antropogene în procesul de management al mediului pentru a asigura dezvoltarea durabilă a acestor sisteme. Pentru a face acest lucru, în primul rând, este necesar să cunoașteți și să țineți cont de regulile, principiile și legile de funcționare a biosferei.

Reguli

Regula unu la sută. Conform regulii unui procent, o modificare a energiei unui sistem natural în termen de 1% (de la câteva zecimi la, ca excepție, câteva procente) scoate sistemul natural dintr-o stare de echilibru (cvasi-staționară). Toate fenomenele la scară largă de pe suprafața Pământului (cicloni puternici, erupții vulcanice, procesul de fotosinteză globală), de regulă, au o energie totală care nu depășește 1% din energia radiației solare incidente pe suprafața planetei noastre. . Trecerea energiei de proces peste această valoare (1%) duce de obicei la anomalii semnificative: abateri climatice bruște, modificări ale naturii vegetației, incendii mari de pădure și stepă.

Notă. Regula unui procent este de o importanță deosebită pentru sistemele globale. Energia lor, aparent, nu poate depăși în mod fundamental nivelul de aproximativ 0,2% din radiația solară primită (nivelul energetic al fotosintezei) fără consecințe catastrofale. Acesta este probabil un prag și o limită de netrecut pentru umanitate (din care urmează „iarna nucleară”).

Regula zece la sută (Legea piramidei energiei) . În conformitate cu legea piramidei energetice, în medie, nu mai mult de 10% din energie se deplasează de la un nivel trofic al piramidei ecologice la un alt nivel. Legea piramidei energetice vă permite să faceți calcule ale suprafeței de teren necesare pentru a oferi populației hrană și alte calcule de mediu și economice.

Transferul maxim mediu de energie (sau materie în termeni energetici) de la un nivel trofic al piramidei ecologice la altul este de 10% (regula 10% poate varia de la 7 la 17%); Această valoare nu duce la consecințe negative asupra ecosistemului și, prin urmare, poate fi acceptată ca normă pentru managementul mediului în activitatea economică umană. Depășirea acestei valori este inacceptabilă, deoarece în acest caz

pot avea loc dispariţii complete ale populaţiilor. Legea piramidei energetice și regula zece procente servesc ca o limitare generală în utilizarea resurselor naturale pentru activitatea economică umană.

Regula umplerii obligatorii a nișelor ecologice. O nișă ecologică goală este întotdeauna umplută în mod natural. O nișă ecologică ca loc funcțional al unei specii într-un ecosistem permite o formă capabilă să dezvolte caracteristici adaptative pentru a umple această nișă, dar uneori acest lucru necesită timp considerabil.

Adesea, așa-numitele nișe ecologice sunt doar o iluzie optică (pentru specialiști). În realitate, nișele ecologice sunt uneori umplute în cele mai neașteptate moduri.

În legătură cu posibilitatea existenței unor nișe ecologice pseudo-vide, nu trebuie niciodată să se grăbească să tragă concluzii cu privire la posibilitatea umplerii acestor nișe prin aclimatizarea speciilor, deoarece lucrările de aclimatizare și reaclimatizare vor fi eficiente numai dacă există efectiv ecologice libere. nișe, ceea ce este extrem de rar.

Notă. Un exemplu probabil al regulii de umplere obligatorie a nișelor ecologice este apariția de noi boli, de exemplu, SIDA (sindromul imunodeficienței dobândite). A fost prezis ipotetic cu mai mult de 10 ani înainte ca boala să fie identificată ca un virus asemănător gripei cu o rată mare de mortalitate. Baza predicției a fost că victoria asupra multor boli infecțioase umane a eliberat nișe ecologice care în mod inevitabil trebuiau umplute. Deoarece în timpul duplicării ecologice, de regulă, schimbarea merge în direcția de la forme mai mari și foarte organizate la forme mai mici și mai organizate, s-a presupus că una dintre nișele ecologice ar fi umplută tocmai de un virus cu un grad ridicat de variabilitate. . Virusul gripal are o rată de mutație de 1:10 5 cu o frecvență medie normală a procesului de 1:10 6 . Virusul SIDA este și mai variabil - are o rată de mutație de 1:10 4 . Astfel, ipoteza era aparent justificată.

Regula reacțiilor inevitabile în lanț („hard” control al naturii). Managementul tehnic „dur” al sistemelor și proceselor naturale este plin de reacții naturale în lanț, dintre care o parte semnificativă este inacceptabilă din punct de vedere ecologic, social și economic pe o perioadă lungă de timp. Un exemplu cu dezastrul Aral. Transferul de apă din râurile nordice ar duce la efecte nedorite asupra mediului (inundarea unei suprafețe uriașe de teren, distrugerea pădurilor, zăcămintelor de petrol, gaze etc.)

Regula managementului „soft” al naturii. Controlul „soft” (indirect) al naturii provoacă reacții în lanț dezirabile pentru oameni.

Controlul „soft” este mai de preferat decât o soluție tehnologică „hard”, în ciuda costurilor inițiale mari. Aceasta este regula pentru transformarea oportună a naturii. Spre deosebire de managementul „hard” (vezi Regula reacțiilor în lanț sub managementul „hard”), managementul „soft”, bazat pe restabilirea fostei productivități naturale a ecosistemelor sau creșterea acesteia printr-o serie de evenimente intenționate bazate pe utilizarea obiectivelor. legile naturii, face posibilă direcționarea reacțiilor naturale în lanț într-o direcție favorabilă economiei și vieții oamenilor. Un exemplu este compararea a două forme de management forestier – tăierea netă (impact dur) și exploatarea forestieră selectivă (impact soft). Tăierea clară, în care tot lemnul este luat dintr-o singură mișcare, este considerată mai profitabilă din punct de vedere economic. Când are loc tăierea selectivă, apar multe complicații tehnice și, prin urmare, costul recoltării lemnului se dovedește a fi mai scump. Se presupune că în zonele de tăiere senin pădurea poate și ar trebui să fie restaurată prin plantare în masă (și această activitate este în general ieftină). Cu toate acestea, cu tăierile clare, mediul forestier însuși se pierde treptat, ceea ce duce la o scădere a nivelului râului, în alte locuri - la îmbinare, supra-creșterea zonei de tăiere cu specii de plante non-forest, împiedicarea creșterii pădurilor, apariția reproducerii. motive pentru dăunători forestieri și alte consecințe negative. Costurile inițiale mai mici ale unui eveniment „greu” dau naștere unui lanț de daune, care necesită apoi cheltuieli mari pentru eliminarea lor. Dimpotrivă, prin tăierea selectivă, refacerea pădurilor este facilitată datorită conservării mediului forestier. Costurile inițiale crescute sunt recuperate treptat prin prevenirea daunelor mediului.

Trecerea de la managementul „moale” la „dur” este recomandabil doar prin înlocuirea concomitentă a formelor extensive de agricultură cu unele extrem de intensive și, de regulă, în intervale de timp relativ scurte. Pe termen lung, doar controlul „soft” al proceselor naturale este eficient. Vezi și Principiile transformării naturii.

Regula „ecologic-economică”. Economia și ecologia nu pot fi opuse. Nu poți încetini ritmul industrializării - asta va însemna un fel de utopism economic, la fel cum nu poți reduce eforturile în domeniul ecologiei - asta va însemna extremism de mediu. Soluția problemei se află undeva la mijloc.

Regula percepției economico-ecologice. Nu putem spune că numărul de grade de libertate în acțiunile descendenților noștri va scădea mai degrabă decât va crește. Trăim pe credit de la nepoții noștri. Descendenții vor plăti foarte scump facturile naturii, mult mai mult decât plătim noi.

Regula metabolismului bazal, despre avantajul cheltuirii materiei și energiei pentru auto-întreținerea sistemului. Raportul dintre metabolismul bazal și munca utilă în economia umană poate fi îmbunătățit într-o anumită măsură, ca orice eficiență. Pentru sistemele mecanice poate fi foarte mare, deși nu ajunge niciodată la 100%, eficiența sistemelor dinamice complexe poate atinge doar valori relativ mari pentru o perioadă scurtă de timp, dar nu mai mult de 30%. Restul merge la schimbul intern, altfel sistemele în sine nu ar exista. Ecosistemele cu viață lungă la scară mare nu pot fi echivalate cu sistemele mecanice de scurtă durată. În sistemele vii, se cheltuiește mult „combustibil” pentru „reparații” pentru auto-întreținere și autoreglare, iar la calcularea eficienței motoarelor, costurile cu energia pentru reparații etc. nu sunt luate în considerare.

Regula resurselor integrale. Concurente în domeniul utilizării specifice naturale sistemele sectoarelor economice își provoacă în mod inevitabil daune reciproc, cu cât mai puternic, cu atât mai semnificativ schimbă exploatarea în comun. ecologicecomponentă sau toate ecosistemîn general. Regula resursei integrale este o altă consecință aplicată a legii echilibrului dinamic intern. De exemplu, în sectorul apei, hidroenergetica, transportul, utilitățile publice, agricultura irigată și industria pescuitului sunt interconectate în așa fel încât pescuitul să fie în cea mai puțin avantajoasă poziție. Cu cât utilizarea hidroenergetică a apei este mai completă, cu atât este mai dificilă gestionarea altor sectoare ale economiei apei: dezvoltarea transportului apei complică alte metode de utilizare a apei, iar irigarea provoacă dificultăți în formele conexe de exploatare a apei.

Regula saturației demografice. Într-o populație globală sau izolată regional, dimensiunea populației corespunde capacității maxime de a-și susține activitatea de viață, inclusiv toate aspectele nevoilor umane existente.

În esență, această regulă prevede că o persoană, ca orice altă specie biologică, își va crește numărul la dimensiunea maximă posibilă, care este determinată de capacitatea mediului și nu mai mult. Cu toate acestea, umanitatea creează presiune asupra mediului nu atât din punct de vedere biologic, cât și din punct de vedere tehnologic. De fapt, ceea ce se observă în prezent în lume nu este saturația demografică, luând în considerare toate nevoile umane, ci suprasaturarea tehnică. Nerespectarea regulii demografice

saturația are ca rezultat un dezechilibru puternic în sistemul de relații „om-natura”. Teoretic, este posibilă o situație când sunt implementate mecanisme de limitare și se produce o catastrofă demografică (o scădere bruscă a populației umane).

Regula creșterii istorice a producției datorită succesiunii întinerirea ecosistemului. Întrucât productivitatea netă a unei comunități este maximă în primele etape ale dezvoltării ecosistemelor, principala sursă de creștere a producției în timpul dezvoltării istorice a societății a fost întinerirea succesivă a ecosistemelor. (Succesiunea este înlocuirea unei comunități de organisme (biocenoze) cu altele într-o anumită secvență).

Productivitatea netă a comunității (creșterea anuală a biomasei) este ridicată în stadiile incipiente de dezvoltare și este practic nulă în ecosistemele mature. Inițial, ecosistemele mature succesiv au stat la baza culegerii și vânătorii. De la un anumit punct încep să cedeze loc cenozelor de producție. La acesta din urmă, randamentul produselor pure este mai mare. Anterior, pe măsură ce populația creștea, aria sistemelor întinerite a crescut, o modalitate extinsă de dezvoltare a producției agricole. În continuare, se activează următorul mecanism de creștere a productivității ecosistemului: calea intensivă de dezvoltare este o creștere a cantității de energie investită în producție. Cu toate acestea, acest mecanism nu este nelimitat. Vine un moment în care investițiile suplimentare de energie în agroecosistem duce la distrugerea acestuia, pe măsură ce se atinge limita energetică. Finalul istoric modern al acestei dezvoltări este trecerea la exploatarea ecosistemelor extrem de întinerite, cu o creștere bruscă a costurilor energetice. Metodele ecosistemice de dopaj prin reîntinerire succesială sunt aproape epuizate. investițiile suplimentare de energie antropică în agricultură vor duce la distrugerea structurilor naturale, deci vor fi necesare alte tehnologii - mai eficiente și cu consum redus de energie.

Regula pentru accelerarea dezvoltării istorice. Cu cât mediul și condițiile agricole ale unei persoane se schimbă mai rapid sub influența factorilor antropici, cu atât mai devreme, conform principiului feedback-ului, are loc o schimbare în proprietățile socio-ecologice ale unei persoane, în dezvoltarea economică și tehnică a societății. Acest sistem tinde să se auto-accelereze.

De exemplu, ca răspuns la deteriorarea indicatorilor mediului de viață cauzată de activitățile antropice, apar mecanisme care urmăresc să-l îmbunătățească (schimbarea generațiilor de tehnologie, producție intensivă în cunoștințe economisind resurse, reglementare demografică). Singura întrebare este în ce măsură accelerarea dezvoltării istorice va corespunde în acțiune regulii saturației demografice și principiului Le Chatelier-Brown.

Până acum, dezvoltarea istorică este în mod clar în urmă și acest lucru reprezintă un pericol pentru bunăstarea oamenilor.

În conformitate cu legea piramidei energiilor, În medie, nu mai mult de 10% din energie trece de la un nivel trofic al piramidei ecologice la un alt nivel- Acest regula zece la suta. Legea piramidei energiilor permite să se facă calcule ale suprafeței de teren necesare pentru a asigura populației hrană și alte calcule de mediu și economice. Transferul maxim mediu de energie (sau materie în termeni energetici) de la un nivel trofic al piramidei ecologice la altul, în valoare de 10%, poate fluctua între 7-17%. Depășirea acestei valori este inacceptabilă, altfel pot apărea dispariții complete ale populațiilor.

Regula unu la sută -o modificare a energiei unui sistem natural cu un procent de 1% scoate sistemul natural dintr-o stare de echilibru (cvasi-staționară). Din punct de vedere empiric, această regulă este confirmată de studiile climatice și alte procese naturale.

Toate fenomenele la scară largă de pe suprafața Pământului (cicloni puternici, erupții vulcanice, procesul de fotosinteză globală), de regulă, au o energie totală care nu depășește 1% din energia radiației solare incidente pe suprafața planetei noastre. . Tranziția energiei de proces dincolo de această valoare duce de obicei la semnificativ anomalii - abateri climatice bruște, modificări ale naturii vegetației, incendii mari de pădure și stepă.

Ca și în cazul regulii zece la sută, mult depinde de starea sistemului natural în care are loc schimbarea. Asta face această regulă probabil oferă doar linii directoare pe care este recomandabil să le urmați sau să țineți cont de un posibil lanț de evenimente asociat cu ieșirea sistemului dintr-o stare de echilibru (cvasi-staționară).

Regula acestui procent este de o importanță deosebită pentru sisteme globale. Se presupune că energia lor nu poate depăși în mod fundamental nivelul de aproximativ 0,2% din radiația solară primită (nivelul energetic al fotosintezei) fără consecințe catastrofale. Acesta este probabil un prag de netrecut și inacceptabil pentru umanitate (de la care urmează „iarna nucleară”).

Orez. 2. Energia termică pierdută în timpul respirației

Lanțuri trofice care încep cu organisme fotosintetice numit lanțuri de mâncare(lanturi pastorale, de consum).

Lanțuri care încep cu materie vegetală moartă, carcase și excremente de animale- lanţuri detritice de descompunere.

Lanțurile trofice nu sunt izolate unele de altele; strâns împletite se formează rețele trofice. Datorită legăturilor trofice din ecosistem are loc transformarea nutrienților și acumularea de energie, cu distribuția lor ulterioară între specii și populații. Cu cât compoziția speciilor este mai bogată, cu atât direcția și viteza fluxurilor de energie în ecosistem sunt mai diverse.

Se bazează lanțurile trofice trofice pe:

- a doua lege a termodinamicii, conform căreia o parte de energie este disipată și devine indisponibilă pentru utilizare sub formă de energie termică;

În ecosisteme de diferite tipuri, puterea energiei curge prin lanțurile de pășunat și descompunere este diferită:

ÎN apă comunitățile o parte din energia fixată de algele unicelulare merge către animalele care se hrănesc cu fitoplancton, apoi către prădători, iar o parte mai mică este inclusă în lanțurile de descompunere;

În majoritatea cazurilor ecosistemelor sushi se observă relaţia inversă. Astfel, în păduri, peste 90% din creșterea anuală a masei plantelor intră în lanțurile de detritus prin gunoi.

Numărul de linkuriîn circuitul de putere poate varia, dar practic sunt de obicei de la 3 la 5.

Un set de organisme unite printr-un anumit tip de nutriție, se numește "nivel trofic". Sunt:

Primul nivel, care este ocupat autotrofi(producători);

Al doilea - erbivore(consumatori de prim ordin);

Pot exista mai multe niveluri trofice atunci când sunt luați în considerare paraziții care trăiesc pe consumatorii de niveluri anterioare.

Un exemplu de circuit de alimentare ar fi lanțul trofic al biocenozei biologice.

De exemplu, lanțul începe cu captarea energiei solare: o floare. Fluturele, hrănindu-se cu nectarul unei flori, reprezintă a doua verigă a acestui lanț. O libelulă atacă un fluture. Și broasca ascunsă prinde libelula, dar este ea însăși pradă șarpelui, care la rândul său va fi mâncat de șoim. Circuitul de alimentare s-a închis. Veriga finală potențială (dar nu necesară) a lanțului alimentar este oamenii.

Toate procesele discutate mai sus sunt asociate cu sinteza și transformarea materiei organice în rețele trofice și caracterizează „lanțurile de pășune”.

„Lanțuri detritice”începe cu descompunerea materiei organice moarte de către grupuri speciale de consumatori - saprofage. Saprofagii distrug mecanic și parțial chimic materia organică moartă, pregătindu-l pentru acțiunea descomponenților. În ecosistemele terestre, acest proces (mai ales) are loc în așternut și sol. Animalele nevertebrate din sol (artropode, viermi) și microorganismele participă activ la descompunerea materiei organice moarte. Procesul de distrugere decurge secvenţial, saprofagii se schimbă unul pe altul în conformitate cu specificul nutriţiei speciei. Distrugerea mecanică este efectuată de saprofe mari (de exemplu, insecte), iar procesul de mineralizare este efectuat de alte organisme (în primul rând bacterii și ciuperci).

Întrucât comunitățile de saprofage se disting printr-o rigiditate organizațională relativ slabă, procesele stocastice de formare a saprofagelor au loc în lanțuri detritice, unele dintre speciile lor sunt ușor înlocuite de alte specii, rolul factorilor externi de mediu și excluderea competitivă este mare (N.M. Chernova, N.A. Kuznetsova) , 1986). Adică, de la nivelul consumatorilor, fluxul de materie organică trece prin diferite grupuri de consumatori: materia organică vie parcurge „lanțuri de pășune”, iar materia organică moartă trece prin „lanțuri de detritus”.

Productivitatea ecosistemului

Relația dintre productivitate și caracteristicile climatice. Toate organismele au nevoie de materie pentru a-și construi corpul și de energie pentru a-și menține funcțiile vitale. Lumina soarelui, dioxidul de carbon, apa și sărurile minerale sunt resursele necesare pentru a crea producția primară. Temperatura are, de asemenea, o influență semnificativă asupra ratei fotosintezei. Calitatea și cantitatea luminii, disponibilitatea apei și a nutrienților, precum și temperatura sunt factori foarte variabili care pot limita producția primară.

Fiecare metru pătrat al suprafeței pământului primește de la 0 la 5 J în fiecare minut energie solara. Conform compoziției spectrale, doar aproximativ 44% din lumina cu unde scurte incidente este potrivită pentru sinteză, iar o proporție semnificativă a energiei solare nu este disponibilă plantelor. Pădurile de conifere au cea mai mare eficiență în utilizarea energiei solare: transformă 1-3% din radiația fiziologic activă (PAR) în biomasă. Pădurile de foioase transformă doar 0,5-1% PAR în biomasă, iar deșerturile și mai puțin - 0,01-0. 02%. Eficiența maximă a fotosintezei culturilor de cereale în condiții ideale nu depășește 3-10%.

Utilizarea de către plante a luminii disponibile se îmbunătățește ușor dacă dispune de un aport bun de alte resurse.

Apă - o resursă de neînlocuit atât ca componentă a celulei, cât și ca participant la fotosinteză. Prin urmare, productivitatea este întotdeauna strâns legată de cantitatea de precipitații.

temperatura mediu inconjurator. Această dependență este complexă.

Producția comunității terestre depinde și de continutul in sol a diverselor substante necesare plantelor microelemente. Compușii cu azot au un efect deosebit de mare. Mai mult, originea lor trebuie să fie biologică, adică rezultatul fixării azotului de către microorganisme, și nu geologică.

Productivitatea este, de asemenea, semnificativ influențată de activitate umana. Pe măsură ce agricultura se dezvoltă în direcția obținerii unei producții maxime, impactul asupra naturii cauzat de redistribuirea energiei și substanțelor pe suprafața Pământului este în continuă creștere. Îmbunătățirea instrumentelor, introducerea culturilor cu randament ridicat și a soiurilor care necesită cantități mari de nutrienți au început să perturbe dramatic procesele naturale.

Distructiv practici agricole necorespunzătoare și sisteme agricole, care suna:

Eroziunea solului și pierderea stratului fertil;

Salinizarea și îndesarea zonelor irigate;

Scăderea diversității biologice a peisajelor naturale;

Contaminarea apelor de suprafață și subterane cu reziduuri de pesticide și nitrați;

Dispariția animalelor sălbatice ca urmare a distrugerii habitatelor lor și multe altele.

Pentru a reglementa și rezolva aceste probleme, ele oferă tehnici și metode bazate științific care, în anumite cazuri, pot preveni sau reduce doar parțial efectele nedorite care apar la obținerea produselor biologice primare. În ultimele decenii, restricțiile de mediu au fost introduse din ce în ce mai mult.

Există o limită naturală obiectivă - prag de reducere a fertilităţii naturale, când se apropie de care, toată puterea tehnică umană devine mai puțin eficientă. În a doua jumătate a secolului XX. S-a înregistrat o creștere semnificativă a producției biologice primare ca urmare a introducerii de noi soiuri cu randament ridicat de culturi de cereale, a utilizării unor cantități mari de îngrășăminte minerale și a utilizării produselor de protecție a plantelor. Cu toate acestea, acest indicator a încetat să crească, ceea ce a fost o reflectare a acțiunii lege reducerea eficienței energetice a managementului de mediu.

Dar populația umană continuă să crească și nu mai există pământ fertil. Prin urmare, creșterea eficienței plantelor verzi este cea mai presantă problemă în rezolvarea problemelor primare ale susținerii vieții umane. În tabel 4, una dintre opțiunile de calcul a producției primare a globului a fost realizată pe baza rezultatelor cercetării lui P. Duvigneau.

Din datele din tabel. Figura 4 arată că ecosistemul oceanic asigură jumătate din producția totală a planetei, pădurile - o treime și terenul arabil (împreună cu stepele) - aproximativ o zecime.

La calcularea producției secundare a ecosistemelor, calculele se fac separat pentru fiecare nivel trofic, deoarece atunci când energia trece de la un nivel trofic la altul, aceasta crește datorită aportului de la nivelul anterior. Când se studiază productivitatea globală a unui ecosistem, trebuie amintit că creșterea producției secundare are loc întotdeauna nu în paralel cu creșterea primară, ci datorită distrugerii unei părți a acestuia. Adică, există un fel de retragere, scădere a produselor secundare din cantitatea totală de produse primare. Prin urmare, productivitatea ecosistemului este întotdeauna evaluată pe baza producției primare. În general, productivitatea secundară variază de la 1 la 10%, iar aceasta, la rândul său, depinde de proprietățile animalelor și de caracteristicile alimentelor sau alimentelor consumate.

Informații conexe.

Regula unu la sută. Conform regulii unu la sută, o modificare a energiei unui sistem natural cu 1% scoate sistemul natural dintr-o stare de echilibru (cvasi-staționară). Toate fenomenele la scară largă de pe suprafața Pământului (cicloni puternici, erupții vulcanice, procesul de fotosinteză globală), de regulă, au o energie totală care nu depășește 1% din energia radiației solare incidente pe suprafața planetei noastre. . Introducerea artificială de energie în biosferă nu trebuie să depășească această limită. Trecerea energiei de proces peste această valoare (1%) duce de obicei la anomalii semnificative: abateri climatice bruște, modificări ale naturii vegetației, incendii mari de pădure și stepă.

Regula zece la sută (legea piramidei energetice).În conformitate cu legea piramidei energetice, în medie, nu mai mult de 10% din energie se deplasează de la un nivel trofic al piramidei ecologice la un alt nivel.

Nivelul trofic este totalitatea tuturor organismelor vii aparținând unei verigi a lanțului trofic. Primul nivel trofic este întotdeauna producătorii, creatorii de substanțe organice necesare tuturor organismelor vii. Consumatorii erbivori (fitotrofi sau fitofagi) aparțin celui de-al doilea nivel trofic; carnivore (prădători), care trăiesc din fitofage, aparțin celui de-al treilea nivel trofic; cei care consumă alte carnivore sunt în consecință clasificați ca al patrulea etc.

Plantele verzi, consumatoare de energie solara si substante anorganice din mediul extern, formeaza substante organice prin fotosinteza, i.e. produce produse biologice, care sunt adesea numite producție primară sau producție brută a producătorilor. Produsele secundare sunt biomasa creată de consumatori.

În procesul vieții lor, plantele cheltuiesc o parte din producția lor primară pe respirație, pe formarea de noi celule și țesuturi și pe creștere. Dacă scădem din producția primară acele produse pe care producătorii le-au cheltuit pentru nevoile lor, atunci partea rămasă reprezintă ceea ce se numește „producție netă”. Producția netă este sub formă de biomasă și se deplasează continuu de la un nivel trofic la altul. Producția primară pură, captată de consumatori sub formă de alimente, este cheltuită și de aceștia pe procesele de viață și pe construcția de produse secundare, adică. biomasă de fitofagi), iar o parte se întoarce în mediul abiatic sub formă de excremente, secreții și cadavre. La rândul său, aproximativ 10% din biomasa și energia stocată în fitofage sunt transferate la nivelul următor de consumatori, asigurându-le existența, diversitatea și abundența.

Legea piramidei energetice vă permite să faceți calcule ale suprafeței de teren necesare pentru a oferi populației hrană și alte calcule de mediu și economice.

Transferul maxim mediu de energie (sau materie în termeni energetici) de la un nivel trofic al piramidei ecologice la altul este de 10% și poate varia de la 7 la 17%. Această valoare nu duce la consecințe negative asupra ecosistemului și, prin urmare, poate fi acceptată ca normă pentru managementul mediului în activitatea economică umană. Depășirea acestei valori este inacceptabilă, deoarece în acest caz pot apărea dispariții complete ale populațiilor. Legea piramidei energetice și regula zece procente servesc ca o limitare generală în utilizarea resurselor naturale pentru activitatea economică umană.

Regula umplerii obligatorii a nișelor ecologice. O nișă ecologică goală este întotdeauna umplută în mod natural. O nișă ecologică ca loc funcțional al unei specii într-un ecosistem permite o formă capabilă să dezvolte caracteristici adaptative pentru a umple această nișă, dar uneori acest lucru necesită timp considerabil.

Notă. Un exemplu probabil al regulii pentru completarea obligatorie a informațiilor de mediu este apariția de noi boli, de exemplu, SIDA (sindromul imunodeficienței dobândite). A fost prezis ipotetic cu mai mult de 10 ani înainte ca boala să fie identificată ca un virus asemănător gripei cu o rată mare de mortalitate. Baza predicției a fost că victoria asupra multor boli infecțioase umane a eliberat nișe ecologice care în mod inevitabil trebuiau umplute. Deoarece în timpul duplicării ecologice, de regulă, schimbarea merge în direcția de la forme mai mari și foarte organizate la forme mai mici și mai organizate, s-a presupus că una dintre nișele ecologice ar fi umplută tocmai de un virus cu un grad ridicat de variabilitate. . Astfel, ipoteza era aparent justificată.

Regula reacțiilor inevitabile în lanț (controlul „dur” al naturii). Managementul tehnic „dur” al sistemelor și proceselor naturale este plin de reacții naturale în lanț, dintre care o parte semnificativă este inacceptabilă din punct de vedere ecologic, social și economic pe o perioadă lungă de timp. Un exemplu cu dezastrul Aral. Transferul de apă din râurile nordice ar duce la efecte nedorite asupra mediului (inundarea unei suprafețe uriașe de teren, distrugerea pădurilor, zăcămintelor de petrol, gaze etc.)

Regula managementului „soft” al naturii. Controlul „soft” (indirect) al naturii provoacă reacții în lanț dezirabile pentru oameni.

Controlul „soft” este mai de preferat decât o soluție tehnologică „hard”, în ciuda costurilor inițiale mari. Aceasta este regula pentru transformarea oportună a naturii. Spre deosebire de managementul „hard” (vezi Regula reacțiilor în lanț sub managementul „hard”), managementul „soft”, bazat pe restabilirea fostei productivități naturale a ecosistemelor sau creșterea acesteia printr-o serie de evenimente intenționate bazate pe utilizarea obiectivelor. legile naturii, face posibilă direcționarea reacțiilor naturale în lanț într-o direcție favorabilă economiei și vieții oamenilor. Un exemplu este o comparație a două forme de management forestier - tăierea netă (impact dur) și exploatarea forestieră selectivă (impact soft). Tăierea clară, în care tot lemnul este luat dintr-o singură mișcare, este considerată mai profitabilă din punct de vedere economic. Când are loc tăierea selectivă, apar multe complicații tehnice și, prin urmare, costul recoltării lemnului se dovedește a fi mai scump. Se presupune că în zonele de tăiere senin pădurea poate și ar trebui să fie restaurată prin plantare în masă (și această activitate este în general ieftină). Cu toate acestea, cu tăierile clare, mediul forestier însuși se pierde treptat, ceea ce duce la o scădere a nivelului râului, în alte locuri - la îmbinare, supra-creșterea zonei de tăiere cu specii de plante non-forest, împiedicarea creșterii pădurilor, apariția reproducerii. motive pentru dăunători forestieri și alte consecințe negative. Costurile inițiale mai mici ale unui eveniment „greu” dau naștere unui lanț de daune, care necesită apoi cheltuieli mari pentru eliminarea lor. Dimpotrivă, prin tăierea selectivă, refacerea pădurilor este facilitată datorită conservării mediului forestier. Costurile inițiale crescute sunt recuperate treptat prin prevenirea daunelor mediului.

Trecerea de la managementul „moale” la „dur” este recomandabil doar prin înlocuirea concomitentă a formelor extensive de agricultură cu unele extrem de intensive și, de regulă, în intervale de timp relativ scurte. Pe termen lung, doar controlul „soft” al proceselor naturale este eficient. Vezi și Principiile transformării naturii.

Regula este „ecologic-economică”. Economia și ecologia nu pot fi opuse. Nu poți încetini ritmul industrializării - asta va însemna un fel de utopism economic, la fel cum nu poți reduce eforturile în domeniul ecologiei - asta va însemna extremism de mediu. Soluția problemei se află undeva la mijloc.

Regula resurselor integrale. Concurente în domeniul utilizării specifice naturale sistemele sectoarelor economice își provoacă în mod inevitabil daune reciproc, cu cât mai puternic, cu atât mai semnificativ schimbă exploatarea în comun. componenta de mediu sau toate ecosistemîn general. De exemplu, în sectorul apei, hidroenergetica, transportul, utilitățile publice, agricultura irigată și industria pescuitului sunt interconectate în așa fel încât pescuitul să fie în cea mai puțin avantajoasă poziție. Cu cât utilizarea hidroenergetică a apei este mai completă, cu atât este mai dificilă gestionarea altor sectoare ale economiei apei: dezvoltarea transportului pe apă complică alte moduri de utilizare a apei, iar irigarea provoacă dificultăți în formele conexe de exploatare a apei.

Regula saturației demografice. Într-o populație globală sau izolată regional, dimensiunea populației corespunde capacității maxime de a-și susține activitatea de viață, inclusiv toate aspectele nevoilor umane existente.

În esență, această regulă prevede că o persoană, ca orice altă specie biologică, își va crește numărul la dimensiunea maximă posibilă, care este determinată de capacitatea mediului și nu mai mult. Cu toate acestea, umanitatea creează presiune asupra mediului nu atât din punct de vedere biologic, cât și din punct de vedere tehnologic. De fapt, ceea ce se observă în prezent în lume nu este saturația demografică, luând în considerare toate nevoile umane, ci suprasaturarea tehnică. Nerespectarea regulii saturației demografice are ca rezultat un dezechilibru puternic în sistemul de relații dintre om și natură. Teoretic, este posibilă o situație când sunt implementate mecanisme de limitare și se produce o catastrofă demografică (o scădere bruscă a populației umane).