Последствия нарушения пищевых цепей
Классический пример антропогенного вмешательства в экосистему — массовое уничтожение воробьёв, повлёкшее гибель 10–30 миллионов человек. Логика ответа строится на двух взаимосвязанных пунктах:
- снижение численности воробьёв привело к массовому размножению вредителей сельскохозяйственных растений (саранчи, гусениц), так как исчез естественный регулятор;
- рост численности вредителей вызвал резкое падение урожая, наступил массовый голод, что и стало причиной гибели людей.
Аналогичная схема работает при уничтожении хищных рыб в водоёме. Сначала численность растительноядных промысловых рыб возрастает, но затем между ними усиливается внутривидовая конкуренция за ресурсы, быстро распространяются заболевания и паразиты, что в итоге приводит к резкому сокращению популяции.
Природная экосистема и агроценоз
Различия между естественной экосистемой и созданным человеком агроценозом необходимо приводить попарно:
- в природной экосистеме длинные пищевые цепи, в агроценозе — короткие, что связано с малым видовым разнообразием;
- в природной экосистеме большое видовое разнообразие, в агроценозе преобладает один вид культурных растений;
- в природной экосистеме замкнутый круговорот веществ, в агроценозе он разомкнут, поскольку часть биомассы (урожай) изымается человеком;
- в природной экосистеме саморегуляция осуществляется естественным отбором, в агроценозе её обеспечивает человек.
Истощение почвы и севооборот
При длительном выращивании одной культуры на поле почва истощается, поскольку растения избирательно поглощают определённые элементы. Дополнительно возрастает численность специализированных паразитов и вредителей, накапливающихся в почве.
Восстановить плодородие без применения удобрений можно, засеяв поле бобовыми культурами. На их корнях образуются клубеньки, в которых живут азотфиксирующие бактерии-симбионты. Эти бактерии переводят атмосферный азот в доступные для растений соединения, обогащая почву и возвращая её плодородие.
Ограничение численности и редкие виды
Несмотря на то что любой организм потенциально способен к беспредельному размножению, в природе численность регулируется. Существование редких и исчезающих видов объясняется действием лимитирующих факторов:
- биотические и абиотические факторы среды (хищники, паразиты, климат, доступность пищи);
- хозяйственная деятельность человека — браконьерство, разрушение местообитаний, загрязнение;
- изменение среды обитания, к которому вид не успевает приспособиться.
Правило экологической пирамиды
Правило 10% (правило Линдемана): при переходе с одного трофического уровня на следующий передаётся около 10% энергии и биомассы предыдущего звена.
Задача: рассчитать массу фитопланктона, необходимую для прироста одного кита массой 150 тонн. Пищевая цепь: фитопланктон → зоопланктон → кит. Над китом два трофических звена, поэтому массу нужно умножить на 10 дважды:
- зоопланктон: 150 т × 10 = 1 500 т;
- фитопланктон: 1 500 т × 10 = 15 000 тонн (15 миллионов кг).
Классификация природных ресурсов
К исчерпаемым невозобновимым ресурсам относятся:
- горючие полезные ископаемые — нефть, природный газ, уголь;
- рудные полезные ископаемые — руды металлов;
- неметаллическое минеральное сырьё;
- ресурсы земных недр в целом.
Часть этих ресурсов может восстанавливаться в ходе геологических циклов, однако длительность таких циклов определяется сотнями миллионов лет, что несопоставимо со сроками их потребления человеком.
Механизм экологического видообразования
Экологическое видообразование происходит без географической изоляции, в пределах прежнего ареала, и включает следующие этапы:
- Популяции одного вида оказываются в разных экологических условиях в пределах общего, неразделённого ареала, занимая различные экологические ниши.
- Особи с полезными для конкретных условий мутациями сохраняются путём естественного отбора и распространяются в популяции.
- Постепенно изменяется генофонд популяций, накапливаются различия в строении и физиологии.
- Особи разных популяций перестают скрещиваться между собой — возникает репродуктивная изоляция.
- Формируется новый вид.
Ключевые моменты
- Уничтожение одного звена пищевой цепи вызывает каскадные последствия для всей экосистемы.
- Агроценоз отличается от природной экосистемы короткими цепями, малым разнообразием и разомкнутым круговоротом веществ.
- Бобовые культуры восстанавливают плодородие почвы благодаря симбиозу с азотфиксирующими бактериями.
- Численность видов в природе ограничивается биотическими, абиотическими и антропогенными факторами.
- Правило 10% позволяет рассчитывать массу организмов на разных трофических уровнях.
- Полезные ископаемые относятся к исчерпаемым невозобновимым ресурсам.
- Экологическое видообразование протекает без географической изоляции через расхождение ниш и репродуктивную изоляцию.