EKOLOGIA I OCHRONA ŚRODOWISKA (WYKŁAD II - 13.10.2007 R.)

Ekosystem i jego funkcjonowanie

Mówiąc o ekologii i ochronie środowiska trzeba wiedzieć, że mamy tu doczynienia z typowym przykładem naczyń połączonych. Między tymi obiema dziedzinami występują ścisłe powiązania. Zakłucenie jednego powoduje zmiany w drugim.

Ekosystem - współdziałanie wszystkich żywych organizmów (biocenozy) ze światem nieożywionym (biotonem). Aby system ten mógł istnieć niezbędny jest dopływ energii w postaci światła słonecznego, specyficznej formy energii. Jest ona niezbędna ze względu na: światło i ciepło.

Biocenoza zespół populacji różnych gatunków, żyjących w określonej przstrzeni środowiska lądowego lub wodnego.

Biotop to obszar o określonych warynkach ekologicznych,będacy siedliskiemdla biocenozy lub osobnika.

Światło potrzebne jest nie tylko do życia organizmów żywych, ale także do funkcjonowania różnych łańcuchów, którymi jest czysta chemia np.: parowanie wody, pochłanianie dwutlenku wędgla przez rośliny zielone.

W skład ekosystemu wchodzą trzy grupy podmiotów:

• producenci to organizmy samożywne, które są zdolne do wytwarzania

• konsumenci to organizmy cudzożywne, głównie zwierzęta przystosowane do pobierania gotowej materii organicznej wyprodukowanej przez rośliny lub zawartej w tkankach zwierząt.

• destruenci to grupa organizmów heterotroficznych (głównie bakterii i grzybów), które odżywiaja sie martwą materia organiczną

W ekosystemie nic nie ginie. Wszystko co wytworzą producenci, skonsumują konsumenci. Wszystko to co nie zostanie wykożystene podlega destrukcji na czynniki pierwsze i powraca do ekosystemu jako formy pierwotne.

Ekosystem dzieli się na:

• Pełny (samowystarczalny) - jest to część która ma okazję kożystać ze światła słonecznego. Stanowi on 99% całości ekosystemu. Występują w nim trzy rodzaje podmiotów (zbiorniki wodne)

• Niepełny (pozbawiony światła zewnętrzego np. jaskinie, zagłębioenia (potrzebują zasilenia zewnętrznego żywych organizmów przenoszących materiał organiczny z ekosystemu pełnego do niepoełnego).

Cechą charakterystyczną ekosystemów jest ich produktywność polegająca na wytwarzaniu nowych wartości z wykorzystaniem energii słonecznej np. rośliny - przyrost biomasy.

Wielkośc produktywnmości - cecha mieżalna wyrażona w kg masy na m2 na rok czasu charakteryzująca poszczególne elementy systemów (ekosystemów).

Drugą jedniostką jest gram masy na m2 na rok. Średnia forma wynosi
od 500g - 2000g /m2 / rok. Stworzenie tej jednostki pozwoliło na porównanie wydajniści poszczególnych systemów. Najniższą produktywność mają pustynie, najwyższą wodorosty, po środku znajdują sie lasy tropikalne.

Z pomiarami produktywności wiążą się określone problemy, ze względu na różnorodność ekosystemów. Stworzono odpowiednie metody pozwalające na ich określenie. Przy roślinach jednorocznych bieżemy przyrost masy części nadziemnej jak i podziemnej. W przypadku roślin wieloletnich tylko część nadziemna.

Produktywność dzielimy na dwie części:

* Pierwotną, kiedy w odniesieniu do roślin będzie to przyrost biomasy, a dla organizmów przyrost masy. Jest ona charaskterystyczna dla podstawowych producentów.

* Wtórna jest to tempo wiązania energii przez konsumentówczyli proces przyswajania materii organicznej i magazynowanie energii przez konsumentów, którzy dzielą się na:

- Pierwszego rzędu - organizmy żywiące się roślinami (roślinożercy) i najprostrzymi organizmami ( np. małże, larwy)

- Drugiego rzędu - organizmy odżywiające się kosztem organizmów roślinozernych, a więcdrapieżcy, pasożyty zwierzęce.

- Trzeciego rzedu - organizmy odżywiające się mięsożernymi konsumentamii II rzedu.

Wszyscy konsumenci są magazynierami energii. Energia słoneczna przetwarzana przez rośliny ( proste białka), Konsumenci wyższego rzędu (złożone białka), tłuszcze będące zapasem energetycznym. Wszystkie te organizmy charakteryzują się większą odpornością na różne zakłucenia. Ze zjawiskiem tym wiąże się piramida żywicieli. Im badziel wyspecjalizowany, żłożony organizm na wyrzszym szczeblu, tym jego populacja jest niska. Jedynym wyjątkiem jest człowiek, który wyłamał się z tej piramidy. Stał się on zdecydowanym konkurentem dla innyc drapieżników. Zmiejszenie obszarów na których oni występują. Zakłócenie w systemie.

Produktywność zależy od:

• dostępność słońca

• temperatury

• wilgotności

• rodzaju gleby

• klimatu, strefy klimatycznej

Najbogatrze ekosystemy leżą w strefach równikowych, zwrotnikowych, ale i tam znajdują sie obszary pustynne. Najbardziej równomierna produktywność występuje w sferze klimatu umiarkowanego. 2000 g/m2 /rok . Najniższą produktywność ma sfera podbiegunowa ze względu na niewielki wpływ słońca.

Destruenci - organizmy zajmujące się rokładem nadwyżki biomasy niewykorzystanej przez konsumentów pierwszego stopnia, a także oni sami.

(Jeżeli chodzi o ujęcie ekonomiczne, to dochodzi tu do tworzenia związków bardziej złożonych niż związków prostych).

W przypadku destrukcji przechodzimy ze związków złożonych do związków prostych. Na różnych stopniach destrukcji uwalnia się: dwutlenek węgla, metam, tlenek siarki, siarkowodór zarówno do powietsza jak i gleby czy wód. Funkcje destrukcyjne prłnią: larwy, proste owady, małże, niektóre gady i płazy oraz organizmy nieożywione: bakterie tlenowe i beztlenowe, pleśniowe i bezpleśniowe. Oprócz gazu wytwarzane są proste związki występujące w prostych postaciach: atomy, tlenek wodoru występujące w postaci anionów i kationów. Destruenci sa mikroorganizmami, które do działania potrzebują odpowiednich czynników: temperatury, wilgotności, dostępu tlenu. Z drugiej zaś trony ten proces nie zawsze doprowadzony jest do końca o czym świadczą pokłady węgla kamiennego, złoża ropy naftowej. Są one przykładem rozkładu częściowego. Inczej mówiąc do całkowitego procesu destrukcji potrzebne są ściśle określone warónki. Przetwarzaniu podlega wszystko to co naturalne, czyli to co sama wytworzyła natura. Nie może ona przetwarzać tego co stworzył człowiek, np. plastik, szkło. W tych przypadkach z pomoca przychodzi człowiek ze swoją biotechnologią pozwalającą na sworzenie tachi organizmów umożliwających całkowita destrukcję. W wyniku rozpadu powstają związki azotanów, fosforów, potasów trafiające do ziemi, które wykożystują rośliny do wzrostu, a także trafiają do wody.

Cykle biochemiczne

Cykle są krążeniem energii i mikroelementów. Umożliwiają one równowagę w biosystemie. Najważniejszymi cyklami obiegowymi są: cykle węgla, azotu, wody, fosforu i siarki. Bardzo trudno jest określić ich ważność, ponieważ są one ze sobą powiązane i nie stanowią osobnych całości np. nie może być obiegu węgla bez obiegu wody i innych. Jest to proces nieskończony niemający początki ani konca. Zachodzi on w róznych odstępach czasu.

Obieg węgla - jest to obieg najważniejszy, ponieważ węgiel jest składnikiem tworzącym struktury produktów jak i konsumemtów, natomiast jego forma gazowa - dwutlenek węgla - jest składnikiem powietrza, którym oddychają organizmy. Związek ten - CO2 - jest niezbędny dla wszystkich roślin zielonych w procesie foftosyntezy przy wykożystaniu energii słonecznej. CO2 przekształcony jest przez roścliny na węgiel pozostający w roślinach i tlen uwalniany do powietrza. Kiedy roślinę taką zje konsument, wągiel przechodzi do jego organizmu. Taki wiąże się poczęści z tlenem i azotem w różnych kombinacjach. Następnie konsumenci drugiego rzędu zjadają konsumentów pierwszego i przejmują zgromadzony węgiel i wykożystują go do produkcji białka niezbędnego dożycia i rozwoju. Część zielonych rożlin umiera śmiercią naturalną i ulega destrukcji tak samo jak konsumenci pierwszego rzędu. Część jednak żyjąc oddych i wytwarza CO2, który trafia do powietrza. Następuje równowaga polegająca na utrzymaniu na stałym poziomie określonej ilości pochłanianego i wydalanego węgla. Równowagę tą narusza człowiek ze swoim postępem cywilizacyjnym. Zmniejszenie powieżchni obszarów roslin zielonych - lasów, które pochłaniają CO2. Wzrosy stężenia wydalanego C)2 - zakłady przemysowe, fabryki.

(Jest iskierka nadziei, ponieważ udało się zachamować zmniejszanie obszarów lasów - powieżchnia nie ulega zmniejszeniu. W europie natomiast wzrasta)

Obieg azotu - występuje w powietrzu w wielkości około 78%. Jest to gaz chemiczne obojętny, nie jest on także przuyswajalny przez rośliny (wyjatek stanowią rośliny strączkowe - łubin, gryka, koniczyna). Pozostałe rośliny nie sa przystosowane do czerpania go z powietrza chociaż jest on niezbędny. Jest on podstawowym składnikiem białek i kwasów nukleinowych wszystkich żywych organizmów. W procesie destrukcji związki azotu sa rozkładane przez mikroorganizmy i w postaci anionów i kationów dostają się do gleby skąd przez system korzeniowy pobierają je rośliny. Następnie konsumenci pierwszego rzędu zjadaja je, ale część w postaci amoniaku, mocznika wydalane są przez organizmy, a tym samum trafiają do gleby (mocz wszystkich zwierząt). Związki te sa związkami złożonymi, rośliny pobierają tylko związki proste. Wiąze sie z tym nitryfikacja, czyli proces utleniania amoniaku przez bakterie, które związki złożone rozkładaja na prose, przyswajalne przez rośliny. Natomiast w procesach gnilnych uwalniany jest metan, który trafia do atmosfery.

Obieg wodny - woda spada, potem stoi, nast epnie powoli pasruje i znowu spada. Prawie 70% powierzchni ziemi to oceany. Woda z nich nie nadaje sie ani dla roślin ani dla człowieka (odsolenie).

Obiegi są zjawiskiem, które powodują sukcesje, czyli postępowanie w miejscu tego, co znika z naszych organizmów.

Sukcesja to uporządkowany, stopniowy proces kierunkowych zmian biocenozy, powodujący przeobrażanie się prostych ekosystemów w bardziej złozone. Przekształacanie się srodowiska, prowadzące do rozwinięcia się nowej biocenozy, środowiska, wktórym panuje stan równowagi ,zwany klimaksem

Sukcesje dzielimy na:

- sukcesje pierwotna- powstawanie życia w miejscu, w którym nie było go, a więc na terenach dotychczas jałowych , niekorzystnych dla zycia np pustynie , skały, świeżo nawiane wydmy, hałdy. Zjawisko to jest procesem bardzo powolnym. Nie integrowane przez człowieka.

- sukcesja wtórna - doskonalenie form życia już istniejących. Zachodzi na obszarach wcześniej zajetych przez inną biocenozę np sukcesja łąk, jezior. Człowiek jest niezbędny w tej sukcesji. Przykładem są wszystkie uprawy hodowane przez człowieka czy to rośliny czy zwierzęta. Zwiększyć ich ilość, polepszyć je, zapewnić lepsze warunki w celu ich ulepszenia z korzyścią dla człowieka. Ulepszenie przyrody niesie nim tylko pożytki ale i szkody. Sztuczne nawozy nie mogą być stosowane w nadmiernych ilościach, gdyż rośliny mogą wchłonąć ich odp. ilość reszta jest wypłukiwana przez wodę z danego organizmu. Co powoduje wczesny wzrost glonów , gdyż one pobierają tlen z wody a inne związki żyjące w wodzie nie przeżyją bez tlenu gdy jest im on zabierany przez glony.

---