Znaczenie energii słonecznej w funkcjonowaniu ekosystemów

1) Przepływ energii przez poszczególne poziomy ekosystemu jeziora:
a) Przekazywanie energii w ekosystemie odbywa się w łańcuchu pokarmowym od producenta do reducenta, przy czym zawsze część energii zostaje utracona. Tym samym ilość energii w kolejnych członach łańcucha maleje, a w ostatnim ogniwie reducentów zostaje uwolniona całkowicie wraz z powstaniem dwutlenku węgla.
b) źródłem energii dla całego ekosystemu jest energia słoneczna (wyjątek głębokie jaskinie i głębiny oceaniczne).
c) 5% tej energii wykorzystywane jest przez rośliny czyli producentów. Pobraną energię przekształcają producenci procesie fotosyntezy na energię chemiczną, która gromadzi się w wytwarzanych przez nie związkach organicznych.80-90% tej energii jest wykorzystywana przez rośliny w procesie oddychania lub na ich potrzeby życiowe. Cześć ulega rozproszeniu w postaci ciepła. 10-20% tej energii zostaje wbudowana w tkanki ciała i jest dostępna dla pozostałych poziomów pokarmowych. Producentami w systemie jeziora są przede wszystkim glony ,ale i rośliny wodne (np. jezierza), czy pływające po wodzie (grzybień, grążel)
d) Następnym ogniwem łańcucha są zwierzęta roślinożerne, które zużywają około 10% produkcji roślinnej (zjadają np. liście lub owoce) Reszta energii przechodzi do reducentów .Z całej ilości zjadanego pokarmu zwierze wbudowuje w tkanki swojego ciała 10-20% a resztę traci w postaci kału ,moczu i gazów lub zużywa na potrzeby życiowe (ruch, rozmnażanie). W ekosystemie jeziora materiał organiczny zawarty w tkankach roślin stanowi pokarm dla pierwszej grupy konsumentów czyli zwierząt roślinożernych. Roślinami odżywiają się ślimaki, owady (chruścik)i ptaki (kaczka). Drobne skorupiaki (oczlik, rozwielitka) odżywiają się glonami.
e) Roślinożerne skorupiaki stanowią pokarm dla następnej grupy konsumentów-ryb planktonożernych (np. ryby karpiowate, ukleja).
f) Ryby planktonożerne stanowią pokarm dla ryb drapieżnych (okoń, szczupak, sandacz) i ptaków wodnych. Te gatunki zwierząt nie maja w ekosystemie jeziora silniejszych od siebie drapieżców.
g) Opadające na dno martwe komórki glonów są pokarmem destruentów (w ekosystemach wodnych organizmy filtrujące-małże). Larwy ochotka i drobne skąposzczety przerabiają materie organiczna osiadłą na dnie.
h) Materia osiadła na dnie jest przerabiana również przez mikroorganizmy, które są właściwymi reducentami w ekosystemie. W wyniku ich działalności związki organiczne zostają rozłożone a sole mineralne rozpuszczają się w wodzie.
i) Energia słoneczna pobrana przez rośliny przepływa tylko raz przez ekosystem i jest ostatecznie rozpraszana przez w postaci ciepła.
j) Dzięki zależnościom pokarmowym w ekosystemie odbywa się stały krążenie materii i przepływ energii

2) Jakość światła a produktywność ekosystemów:
a) Jakość światła ma duże znaczenie dla produktywności ekosystemu np. w ekosystemach głębokich jaskiń, czy głębinach oceanów, gdzie światło praktycznie nie dociera życie jest bardzo ubogie.
b) Zależność miedzy jakością światła, a produktywnością ekosystemów wykazać można na przykładzie ekosystemu wodnego np. oceanu. Przy brzegu, płytko gdzie dociera dużo światła rośnie dużo roślin- producentów. Produkują one pokarm i energie. Im więcej roślin tym więcej wyprodukowanej energii. Im głębiej tym mniej roślin, co jest związane z gorsza jakością i ilością światła. Dlatego glony maja specjalne barwniki ficocyjaninę i fikoeytrynę, które wyłapują takie długości fal świetlnych, jakie dochodzą na te głębokości. W głębinach oceanicznych gdzie słońce nie dociera i brak jest światła, nie ma roślin. Energia wraz z pokarmem pobierana jest z wyższych warstw zbiornika morskiego. Ekosystem głębin oceanicznych możemy nazwać heterotroficznym, ponieważ brak tam jest producentów, (bo brak światła) a konsumenci pobierają energie i pokarm z wyższych stref oceanu, które są samożywne (producenci produkują i dostarczają reszcie ekosystemu energie i pokarm). Ekosystem samożywny jest samowystarczalny, ekosystem cudzożywny musi pobierać pokarm i energię (szczególnie energię) z innych ekosystemów, bo sam nie może jej produkować.

3) Dużą role w produkcji energii odgrywa struktura ekosystemu. Im większa miąższość warstwy zawierającej chlorofil, tym większa ilość energii zatrzymywana jest w obrębie ekosystemu. Puszcze tropikalne wiążące największą ilość energii wyrastają ponad 30m nad poziom gleby, a cała przestrzeń od szczytów drzew do ziemi wypełniona jest roślinami zielonymi. Do roślin bytujących na dnie lasu dociera niewielka ilość promieniowania słonecznego jednak większości wystarczy zaledwie 1-3% pełnego nasłonecznienia by mogły asymilować i wiązać energie słoneczną.

4) W obrębie ekosystemu wszelkie przemiany energetyczne łączą się z dużymi bezpowrotnymi stratami energii, szczególnie w przypadku organizmów stałocieplnych, które ponad 90% przyswojonej energii zużywają na pokrycie kosztów utrzymania organizmu.
5) W ekosystemach producenci są najważniejsi gdyż bezpośrednio lub pośrednio wpływają na pozostałe występujące tam organizmy stanowią pokarm dla konsumentów, i produkują tlen potrzebny im do oddychania, jednak ekosystemowi złożonemu z samych autotrofów, zabrakłoby dwutlenku węgla a także soli mineralnych niezbędnych do fotosyntezy.

POZIOMY TROFICZNE
1. PRODUCENCI rośliny
2. KONSUMENCI I rz. roślinożercy
3. KONSUMENCI II rz. drapieżcy
4. KONSUMENCI III rz. drapieżcy

PRODUKTYWNOŚĆ BIOCENOZ
Łączna masa organizmów na danym terenie to BIOMASA. Możemy ją wyrażać masą tych org. Lub zasobem energii w nich zgromadzonej. PRODUKTYWNOŚĆ BIOCENOZY to ogólna produkcja materii lub zmagazynowanej energii w związkach organicznych. Z docierającej energii słonecznej tylko 1-5% jest zużyta do fotosyntezy przez rośliny. Tworzą one pierwszy poziom troficzny, w którym następuje produkcja pierwotna ogólna brutto. Część materii wyprodukowanej jest zużyta do budowy swoich struktur i służy jako pokarm dla konsumentów, część na oddychanie i procesy życiowe, czyli produkcja pierwotna brutto.

RÓWNOWAGA BIOCENOTYCZNA
Zdolność do utrzymania stałych stosunków biocenotycznych nazywa się HOMEOSTAZĄ. Występuje ona wtedy, gdy w danej jednostce ekologicznej jest duża różnorodność populacji powiązanych niezliczoną siecią wzajemnych związków. Homeostaza powstaje w toku procesów ewolucyjnych lub zmian sukcesyjnych w czasie, których poszczególne org. przystosowując się do siebie potrafiły wytworzyć takie formy współżycia, że mimo różnych często sprzecznych interesów mogą występować równocześnie nie hamując wzajemnie swego rozwoju. Biocenoza sama reguluje liczebność swych populacji, a mechanizm samoregulacji jest prosty. Opiera się, bowiem na powiązaniach głównie pokarmowych. W biocenozach naturalnych zróżnicowanych i dobrze zorganizowanych zakłócenie homeostazy nigdy nie następuje. Biocenozy takie są prężne, potrafią przeciwstawiać się zmianą, są zdolne do samoregulacji. Jest tak duża różnorodność gatunków, że do nadmiernego rozwoju jednego z nich nigdy nie dochodzi. Zawsze znajdzie się w biocenozie inna populacja - wróg - która jest w stanie szybko powstrzymać nadmiernie rozrastający gatunek. Zdarzające się zakłócenia homeostazy mogą być wynikiem gwałtownych zmian warunków środowiskowych, towarzyszących wielkiemu kataklizmowi lub zmianie klimatu, albo są rezultatem szybkiego wymierania niektórych ogniw biocenozy naturalnej.

FUNKCONOWANIE EKOSYSTEMU
Biocenoza + Biotop ŕ Ekosystem
- główna masa producentów koncentruje się w wyższych partiach ekosystemu, z góry, bowiem dociera światło. Materia org. jest podstawą funkcjonowania systemów AUTOTROFICZNYCH.
1. Rozmieszczenie konsumentów jest uzależnienie od ich wymagań troficznych i tolerancji w stosunku do różnych czynników biotycznych i abiotycznych.
2. Główne skupisko destruentów znajduje się na dnie ekosystemu.
3. Brak jakiegokolwiek z ogniw wzajemnej zależności upośledza funkcjonowanie ekosystemu. Powstają wtedy ekosystemy nie samo wystarczalne, przy braku producentów heterotroficznie.
4. Każdy ekosystem stanowi układ otwarty - funkcjonowanie możliwe jest wtedy, gdy dociera energia słoneczna.
5. Część energii zostaje w org. i ta przechodzi z jednego poziomu troficznego na drugi, a część zostaje wyemitowana w postaci ciepła, tym samym stracona bezpowrotnie.
6. Materia nie jest tracona, krąży ona w ekosystemie, prostą materię pobierają producenci z gleby lub wody, potem wraz z pokarmem przechodzi do innych org. by w końcowym rozrachunku dzięki destruentom wrócić do gleby czy wody.
7. Produktywność ekosystemów jest różna i zależy od wielu czynników.
8. Ekosystemy ulegają przekształceniu na skutek działalności człowieka lub sposób naturalny.
9. Ekosystem jest układem otwartym

SUKCESJA EKOLOGICZNA
SUKCESJA - to uporządkowany, stopniowy proces kierunkowych zmian biocenozy, prowadzących do przeobrażenia się prostych ekosystemów w bardziej złożone.
KLIMAKS - stadium ukształtowania się ekosystemu stabilnego, w którym panuje stan względnej równowagi biologicznej w biocenozie.
RODZAJE SUKCESJI:
- pierwotna - dotyczy terenów dotąd niezmienionych przez działalność org. żywych. Jest bardzo powolna i potrzeba około 1000 lat na powstanie pierwszej biocenozy.
- wtórna - jest o wiele szybsza od sukcesji pierwotnej (50-200 lat), zachodzi na obszarach wcześniej zajętych przez inną biocenozę.
ETAPY SUKCESJI:
- pionierskie - jest to wkraczanie roślin pionierskich na niezasiedlony teren
- migracyjne - liczne gatunki roślin i zwierząt wypełniają stopniowo zajmowaną przestrzeń
- zasiedlające - pomyślne rozmieszczenie i rozprzestrzenianie roślin zapełniających wszystkie wolne przestrzenie
- konkurencyjne - dotyczy zdobywania nisz ekologicznych przez organizmy ekspansywne, komplikują się łańcuchy i sieci troficzne
- stabilizacji - zbiorowisko osiąga względną równowagę, tworzy stadium klimaksu.
ZNACZENIE SUKCESJI:
- przekształcania obszarów abiotycznych w środowiska życia zasiedlane przez org. pionierskie
- tworzenia gleby na obszarach dotychczas jej pozbawionych
- udostępniania nowych obszarów dla org. i niszy ekologicznej
- przekształcania krajobrazu
- zmiany biocenoz
- zmiany składu gatunkowego biocenozy, rozwoju jednych gatunków kosztem zanikania innych
- jakościowej i ilościowej zmiany biomas
- zagospodarowywania nieużytków rolnych
- rekultywacji terenów poprzemysłowych

Wpływ człowieka na ekosystem

Nieustający rozwój człowieka powoduje coraz większy jego wpływ na otoczenie, prowadzi to do zagospodarowywania coraz to nowych i większych terenów na naszej planecie. Sprawia to, że wymierają słabsze gatunki roślin i zwierząt, jednocześnie przez postęp cywilizacyjny stale niszczone jest środowisko naturalne. Szczególnie negatywny wpływ na otaczające nas środowisko ma:
- rozwój przemysłu;
- budowa kopalń odkrywkowych;
- zastępowanie ekosystemów naturalnych sztucznymi;
- chemizacja rolnictwa;
- budowa dróg i autostrad;
- niekontrolowane łowiectwo i zbieractwo.

Wpływ człowieka na ekosystemy możemy rozpatrywać w trzech zasadniczych kierunkach:
- zanieczyszczanie i ochrona wód;
- zanieczyszczanie i ochrona powietrza;
- zanieczyszczanie i ochrona gleby.

ZANIECZYSZCZANIE I OCHRONA WÓD

Woda jest niezbędna w przemyśle, rolnictwie, leśnictwie i gospodarce komunalnej. Zanieczyszczanie rzek i jezior jest spowodowane nadmiernym wypuszczaniem ścieków miejskich i przemysłowych. Jeżeli ścieki nie są oczyszczane w oczyszczalniach, powoduje to duże zanieczyszczenie wód substancjami:
- lotnymi, np. dwutlenek węgla, dwutlenek siarki;
- stałymi, np. miedź, cynk, ołów;
- ciekłymi, np. oleje, smary, detergenty.

Nagromadzenie w wodach azotanów i fosforanów pochodzących z pól uprawnych i ścieków powoduje zakwity rzek i jezior, czyli gwałtowny rozwój glonów, które zmieniają kolor wody na zielony, przez co woda staje się uboższa w tlen. Zanieczyszczenia do rzek i jezior dostają się także z powietrza, np. opadające pyły i substancje radioaktywne.
Najbardziej zanieczyszczone wody w Polsce to rzeki: Odra, Wisła, Nysa Łużycka, Barycz i Brynica, a także wody M. Bałtyckiego są zagrożone zanieczyszczeniem. Obecnie obserwuje się zachwianie biologiczne i chemiczne w Zatoce Puckiej, Zatoce Gdańskiej i Zalewie Szczecińskim. Tam, gdzie powstały pustynie tlenowe, czyli obszary, na których nie występuje tlen, zdychają ryby, np. dorsze, węgorze i szproty.
Ludzie starają się zapobiegać obumieraniu życia w akwenach poprzez budowanie coraz to nowocześniejszych oczyszczalni ścieków w celu oczyszczania rzek, jezior i mórz przed odpadami przemysłowymi.
Ścieki oczyszcza się w sposób:
- mechaniczny - cedzenie przez filtry piaskowe, zbieranie zanieczyszczeń pływających po powierzchni wody, oddzielnie w specjalnych odstojnikach zanieczyszczeń osadzających się na dnie;
- chemiczny - używając środków chemicznych neutralizuje się żrące roztwory chemiczne, zabija jaja pasożytów;
- biologiczny - przy użyciu mikroorganizmów, które rozkładają szkodliwe substancje.
Przy ocenianiu czystości wody bierze się pod uwagę jej barwę, przejrzystość, zapach, pH i obecność mikroorganizmów

ZANIECZYSZCZANIE I OCHRONA POWIETRZA

Powietrze składa się z gazów takich jak: azot, tlen, dwutlenek węgla, argon i wodór.
Zanieczyszczania powietrza można podzielić na:
- naturalne - pochodzące z rozkładu materii organicznej, wybuchu wulkanów, pożarów;
- sztuczne - powstałe na skutek działalności człowieka np. pyły, gazy, dymy, pyły radioaktywne.
Podstawowymi źródłami zanieczyszczenia powietrza są:
- elektrownie i elektrociepłownie;
- hutnictwo;
- przemysł chemiczny;
- rozwój motoryzacji.
Szczególnie niekorzystnie na rośliny wpływają zanieczyszczenia pyłowe i gazowe gdyż:
- zatykają aparaty szparkowe;
- pokrywają nieprzenikliwą warstwą pyłu liście i igły;
- wnikają do wewnątrz liści niszczą chlorofil.

Do najniebezpieczniejszych zanieczyszczeń powietrza należą:
- dwutlenek siarki,
- tlenki azotu,
- pyły.
Dwutlenek siarki i tlenki azotu przenikają do powietrza i gleby w postaci kwaśnych deszczów, powodując najczęściej niszczenie lasów iglastych oraz zakwaszenie gleby.
Na organizm człowieka szczególnie zły wpływ mają związki arsenu, ołowiu, miedzi, cynku, które powodują rozedmę płuc, pylicę, raka płuc, nieżyty oskrzeli.
Duża zawartość dwutlenku węgla w powietrzu prowadzi do efektu cieplarnianego, czyli ocieplenia klimatu, a to z kolei do topnienia lodowców i podnoszenia się poziomu wody, co może spowodować zalanie części lądów.
Innym niebezpiecznym dla środowiska zjawiskiem jest dziura ozonowa.
Dziura ozonowa jest to rozrzedzenie ozonowej warstwy ochronnej oplatającej naszą planetę, a w konsekwencji przenikanie nadmiaru promieniowania ultrafioletowego. Nadmiar promieniowania jest szkodliwy dla człowieka i innych organizmów żywych, wywołuje m.in. raka skóry, choroby oczu.

W celu ograniczenia zanieczyszczenia powietrza należy:
- wprowadzać urządzenia odpylające, np. filtry, odpylacze na kominy w zakładach przemysłowych;
- używać bezołowiowych i bezsiarkowych paliw;
- wstrzymać lub ograniczyć produkcję substancji szkodliwych,
np. freonu;
- sadzić pasy zieleni w celach ochronnych;
- stosować w przemyśle nowoczesne technologie, które ograniczają emisje pyłowe.

ZANIECZYSZCZANIE I OCHRONA GLEBY

Gleba jest bardzo ważnym elementem środowiska przyrodniczego, gdyż razem z klimatem, na który składa się zespół zjawisk i procesów atmosferycznych, tworzy naturalne siedlisko życia roślin i zwierząt. W glebie znajduje się wiele pierwiastków i związków chemicznych, które dostają się do niej z atmosfery i przenikają dalej do wody.
Przyczyny niszczenia gleby to m.in.:
- niewłaściwa gospodarka rolna i leśna, polegająca na przenawożeniu gleby;
- erozja gleby, czyli wymywanie lub wywiewanie warstwy urodzajnej gleby;
- zanieczyszczenie gleby przez jej nadmierną chemizację, np. środkami ochrony roślin, zanieczyszczanie atmosfery;
- zmniejszanie obszaru pól uprawnych z powodu inwestycji gospodarczych (budowa osiedli, dróg, zakładów przemysłowych).

Zachowanie i zwiększenie żyzności gleby powinno być jednym z podstawowych zadań gospodarki narodowej kraju. Można to osiągnąć stosując:
- prawidłową meliorację;
- optymalne nawożenie;
- ograniczanie emisji zanieczyszczeń do atmosfery;
- właściwe składowanie odpadów przemysłowych.

1

---