Чистая первичная продукция больших биомов Земли

(по: Рамад, 1981)

Мы уже говорили, что биосфера — экосистема перво­го порядка, или глобальная. А в экосистеме должны быть сбалансированы все компоненты, от потока энергии, субстрата, атмосферы, вод до биотической совокупности. Последняя является управляющей системой по отноше­нию к абиотической совокупности. В биотической сис­теме управляющей подсистемой служат консументы, так как от них зависит степень использования первичной про­дукции и в конечном итоге стабильность системы в це­лом. По правилу Эшби, управляющая подсистема или управляющая система должна быть организована не ме­нее сложно, чем управляемая; возможно, в этом лежит разгадка тайны, почему на Земле так много животных, особенно насекомых. Поэтому глобальная экологическая пирамида имеет вид волчка (рис. 13.4). Принцип по­строения глобальной экологической пирамиды следую­щий: каждый из основных уровней (продуценты — кон­сументы — редуценты) изображается в форме цилинд­ра, высота которого — биомасса, а диаметр —количество видов.

Соотношения диаметров острия, маховика и стержня «вол­чка жизни» могут быть в разных экосистемах различными, но что­бы волчок не падал, они не могут быть произвольными. Внутри биосферы должны быть территориально сбалансированы экосистемы более низкого поряд­ка. Иными словами, на Земле дол­жно быть необходимое количество тундр, лесов, пустынь и т. д. — как биомов, а внутри биома тундр должна сохраняться оптимальная тундровость, внутри биома хвой­ных лесов — оптимальная лесис­тость и т. д. И так до самых мел­ких биогеоценозов. Значительные преобразования внутри биомов и смещение в них

Рис. 13.4. Глобальная экологическая пирамида. Объяснение в тексте.

равновесия между экосистемами низшего порядка неми­нуемо вызывают саморегуляцию на высшем уровне. Это отражается на многих природных процессах — от изме­нения глубины залегания грунтовых вод до перераспре­деления воздушных потоков. Аналосичное явление наблю­дается и на уровне очень крупных систем биосферы при изменении соотношения между территориями биомов. В ходе освоения земель, в самом широком понимании этого слова, нарушается и компонентное, и территори­альное равновесие. До определенной степени это допу­стимо и даже необходимо, ибо только в неравновесном состоянии экосистемы способны давать полезную про­дукцию (вспомним формулу чистой продукции сообще­ства). Но, не зная меры, человек стремится получить боль­ше, чем может дать природа, забывая, что запасы имеют фундамент из великого множества элементов, пока не входящих в понятие «ресурсы».

Современное потребление продукции биосферы до­стигло 7% чистой первичной продукции суши, и это уже привело к нарушению биохимического круговорота в био­сфере, замкнутость которого может поддерживаться биотой только для биологически накапливаемых биогенов. По расчетам В.Г. Горшкова (1986, 1988), такая ситуа­ция будет продолжаться до тех пор, пока потребление первичной продукции не станет превышать 1% (доля по­требления продукции всеми крупными животными). Од­нако для возвращения биосферы в стационарное состо­яние человечеству придется затрачивать энергию и труд, так как необходимо будет взять на себя те функции, ко­торые раньше выполняла биосфера. При этом следует помнить, что КПД природных экосистем низок и не пре­вышает 10%. Отсюда становится понятным, что необхо­димое для возвращения биосферы в устойчивое состоя­ние количество энергии должно быть огромным. Челове­честву пора оценить свои энергетические и прочие возможности для собственного спасения.

Рекомендуемая литература

Основная

Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология. Особи, попу­ляции и сообщества: В двух томах. М., 1989. Т. 1. 667 с; Т. 2. 477 с.

Дажо Р. Основы экологии. М., 1975. 415 с.

Левин А. С. Введение в общую экологию. Таллин, 1996. 178 с.

Одум Ю. Основы экологии. М., 1975. 740 с.

Одум Ю. Экология: В двух томах. М., 1986. Т. 1. 328 с; Т. 2. 376 с.

Пианка Э. Эволюционная экология. М., 1981. 399 с.

Пономарева И. Н. Общая экология. С.-Петербург, 1996. 215 с.

Реймерс Н. Ф. Экология. Теории, законы, правила, принци­пы и гипотезы. М., 1994. 367 с.

Риклефс Р. Основы общей экологии. М., 1979. 424с.

Дополнительная

Алимов А. Ф. Введение в продукционную гидробиологию. Л., 1989.

Гиляров А. М. Популяционная экология. М., 1990. 191 с.

Лархер В. Экология растений. М., 1978. 185 с.

Леме Ж. Основы биогеографии. М., 1976. 309 с.

Рамад Ф. Основы прикладной экологии. Л., 1981. 543 с.

Реймерс Н. Ф. Природопользование. М., 1990. 639 с.

Стадницкий Г. В., Родионов А. И. Экология. С.-Петербург, 1995. 240 с.

Сытник К. М., Брайан А. В., Городецкий А. В. Биосфера. Эко­логия. Охрана природы. Справочное пособие. Киев, 1987. 523 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие............................................................. 3

Тема 1. Экология— задачи и перспективы................. 17

1.1. Экология как наука........................................... 17

1.2. Разделы и тематика экологии.......................... 22

1.3. Проблемы, изучаемые экологией..................... 28

Тема2. Понятие экологического фактора.................... 35

2.1. Принцип действия экологического фактора..... 35

2.2. Изменение реакции организмов на действие экологического фактора в пространстве ивремени 40

2.3. Реакция организмов на одновременное

действие нескольких факторов...................... 50

2.4. Среда и действие факторов среды.................. 52

Тема 3. Классификация экологических факторов....... 55

3.1. Традиционные классификации................................ 55

3.2. Витальное и сигнальное действие факторов... 57

3.3. Классификация А. С. Мончадского.................. 62

Тема 4. Уровни действия абиотических факторов...... 67

4.1. Уровень особей................................................. 67

4.2. Популяционный уровень....................................... 70

4.3. Видовой уровень............................................. 75

4.4. Уровень экологических систем.......................... 78

Тема 5. Экологическая роль факторов питания........... 80

5.1. Пища как экологический фактор...................... 80

5.2. Пищевые режимы и пищевая специализация животных 85

Тема 6. Биотические факторы...................................... 95

6.1. Гомотипические реакции.................................. 95

6.2. Гетеротипические реакции............................... 100

6.3. Принцип конкурентного исключения.

Экологическая диверсификация............................. 103

Тема 7. Динамика численности популяций................. 116

7.1. Экспоненциальная и логистическая кривые

роста............................................................... 116

7.2. Свойства популяций............................................. 118

7.3. Колебания численности популяций.................. 125

7.4. Факторы динамики численности популяций............... 130

Тема 8. Экологическая система.................................... 136

8.1. Концепция экосистемы..................................... 136

8.2. Гомеостаз экосистемы..................................... 142

Тема 9. Энергетика экосистемы.................................... 146

9.1. Поток энергии в экосистеме............................. 146

9.2. Пищевые цепи и пищевые сети......................... 153

9.3. Трофическая структура экосистемы................ 163

Тема 10. Биогеохимические циклы.............................. 168

10.1. Обменный и резервный фонды....................... 168

10.2. Блочная модель круговорота............................... 170

10.3. Примеры некоторых биогеохимических

циклов............................................................. 173

Тема 11. Биотическое сообщество............................... 178

11.1. Видовая структура биотического сообщества . ..178

11.2. Внутренняя организация биотического сообщества 186

Тема 12. Развитие и эволюция экосистемы................ 188

12.1. Экологическая сукцессия............................... 189

12.2. Первичная и вторичная сукцессии. Понятие климакса 195

12.3. Эволюция экосистемы........................................ 201

Тема 13. Хорологический аспект изучения экосистемы. 207

13.1. Принципы разграничения биогеоценозов................ 207

13.2. Иерархический ряд экосистем....................... 210

13.3. Биосфера........................................................ 213

Рекомендуемая литература......................................... 221

Андрей Константинович Бродский Краткий курс общей экологии

Учебное пособие

Обложка: Е. Орлова Верстка: Е. Посадова

Корректор: О. Юдина

Издательство ДЕАН

Лицензия No 000106 от 17.03.99

Санкт-Петербург, ул. Пушкинская, 10

191025, а/я 298, тел. (812) 164 52 40

Тел. факс (812) 164 52 85

E-mail: [email protected]

Сдано в набор 19.01.00. Подписано в печать 20.01.00.

Формат 84х108¹/₃₂- Бумага офсетн. № 1. Объем 14 печ. л.

Печать высокая. Тираж 5000 экз. Заказ № 209.

Отпечатано с фотоформ в ГПП «Печатный Двор»

Министерства РФ по делам печати, телерадиовещания

и средств массовых коммуникаций.

197110, Санкт-Петербург, Чкаловский пр., 15.

[1] Ф. Харрисон, Г. Титова, Т. Роскошная. «Мертвый груз» эко­номики. С.-Петербург, 1997.

[2] Энтропия — мера неупорядоченности или мера количества энергии, недоступной для использования.

[3] Использование термина «продуктивность» иногда ограни­чивается обозначением свойства экосистемы производить орга­ническое вещество.

[4] «Утечка» органического вещества, часто в газообразной или растворенной форме, может быть значительной, но из-за труд­ности количественного учета ее часто игнорируют.

[5] Филогенез — историческое развитие вида, к которому данный организм принадлежит.