Все природные ресурсы по исчерпаемости делятся на две группы: исчерпаемые и неисчерпаемые.

Типы антропогенных экосистем и их основные характеристики

Среди антропогенных экосистем выделяют два основных вида – агроэкосистемы (сельскохозяйственные экосистемы, агроценозы) и урбосистемы (урбанистические системы).

 

Агроэкосистемы - искусственные экосистемы, которые возникают в результате сельскохозяйственной деятельности человека для получения продукции автотрофов (урожая). Например, пашни, сенокосы, пастбища. В агроэкосистемах так же, как и в естественных сообществах, имеются продуценты (культурные растения и сорняки), консументы (насекомые, птицы, мыши и т.д.) и редуценты (грибы и бактерии). Обязательным звеном пищевых цепей в агроэкосистемах является человек. Основными отличиями агроценозов от естественных биоценозов являются:

 

■ незначительное видовое разнообразие;

 

■ короткие цепи питания;

 

■ неполный круговорот веществ (часть питательных элементов выносится с урожаем);

 

■ источник энергии – Солнце и деятельность человека;

 

■ «эволюция» за счет искусственного отбора, производимого человеком;

 

■ отсутствие саморегуляции и существования без поддержки человека.

 

Таким образом, агроценозы – это неустойчивые система, способные существовать только при поддержке человека.

 

Урбосистемы (урбанистические системы) - искусственные системы, которые возникают в результате развития городов и представляющие собой средоточие населения, жилых зданий, промышленных, бытовых, культурных объектов и т.д. В составе урбоэкосистем выделяют: промышленные зоны, включающие промышленные объекты различных отраслей хозяйства; селитебные зоны с жилыми домами, административными зданиями, объектами быта, культуры и т.п.; рекреационные зоны (лесопарковые), предназначенные для отдыха людей (лесопарки, базы отдыха и т.д.)

 

Кроме того, значительное место в инфраструктуре городов занимают - транспортные системы и сооружения (автомогистрали, железные дороги, заправочные станции, гаражи, метрополитен и т.п.).

 

Существование урбоэкосистем зависит от энергии горючих ископаемых, атомной промышленности и агроэкосистем.

 

Сравнение природной и упрощенной антропогенной экосистем

(по Миллеру, 1993)

Природная экосистема	Антропогенная экосистема
Получает, преобразует, накапливает солнечную энергию.	Потребляет энергию ископаемого и ядерного топлива.
Продуцирует кислород и потребляет диоксид углерода.	Потребляет кислород и продуцирует диоксид углерода при сгорании ископаемого топлива.
Формирует плодородную почву.	Истощает или представляет угрозу для плодородных почв.
Накапливает, очищает и постепенно расходует воду.	Расходует много воды, загрязняет ее.
Создает местообитания различных видов дикой природы.	Разрушает местообитания многих видов дикой природы.
Бесплатно фильтрует и обеззараживает загрязнители и отходы	Производит загрязнители и отходы, которые должны обеззараживаться на счет населения.
Обладает способностью самосохранения и самовосстановления.	Требует больших затрат для постоянного поддержания и восстановления.

Популяционные волны

Периодические или апериодические колебания численности особей популяции характерны для всех без исклю­чения живых организмов. Причинами таких колебаний могут быть различные абиотические и биотические факторы среды. Действие популяционных волн, или волн жизни, предполагает неизбирательное, случайное уничтожение особей, благодаря чему редкий перед колебанием численности генотип (аллель) может сделаться обычным и быть подхваченным естественным отбором. Если в дальнейшем численность популяции восстано­вится за счет этих особей, то это приведет к случайному измене­нию частот генов в генофонде данной популяции. Популяционные волны являются поставщиком эволюционного материала.

Естественный отбор

Ч. Дарвин определил естественный отбор как со­хранение особей с полезными и гибель с вредными индиви­дуальными отклонениями. Особь является элементарным объ­ектом отбора. Но особи отбираются в пределах популяции. Отсюда популяция — это поле действия отбора как элемен­тарного фактора эволюции. Сфера действия естественного от­бора затрагивает все жизненно важные признаки и свойства особи. Успех в размножении в первую очередь зависит от общей жизнеспособности особи. Чрезвычайно существенно, что отбор всегда идет по фенотипам. Это означает, что непосредствен­ной точкой приложения отбора может быть лишь конкрет­ный результат реализации генетической информации в виде определенного признака или свойства. В фенотипе особи отра­жаются особенности генотипа, поэтому в череде поколений от­бор по фенотипам сводится к отбору определенных генотипов. При этом единицей отбора всегда оказывается не отдельный признак или свойство, а весь генотип, вся особь в целом. При­знак оказывается лишь точкой приложения отбора. Следова­тельно, под естественным отбором нужно понимать избира­тельное (дифференцированное) воспроизведение генотипов (или генных комплексов).

Для сферы действия естественного отбора существует одно ограничение: естественный отбор не может изменить органи­зацию какого-либо вида без пользы для него самого и лишь на пользу другому виду. Чаще всего отбор направлен на создание взаимоприспособлений видов друг к другу. Однако отбор часто ведет к созданию признаков и свойств, невыгодных для отдель­ной особи и полезных для популяции и вида в целом. Генетиче­ской основой естественного отбора является наследственная из­менчивость, а причиной — влияние условий окружающей среды. Мутанты, бывшие прежде менее приспособленными по сравне­нию с нормальным генотипом, при благоприятных для них изме­нениях условий среды получают преимущество и постепенно вытесняют прежнюю норму. Результатом длительного действия отбора является преобразование популяционного генофонда, замена одних количественно преобладающих генотипов другими.

Формы естественного отбора (рис. 1)

Движущая форма естественного отбора. При данной форме отбора происходит отсев мутаций с одним средним значением признака, которые заменяются мутациями с другим средним значением признака. Другими словами, данная форма естественного отбора благоприятствует изменению среднего значения признака в измененных условиях среды. Классическим примером данной формы служит так называемый индустриальный меланизм.

 

Стабилизирующий отбор. Данная форма естественного от­бора наблюдается в том случае, если условия внешней среды длительное время остаются достаточно постоянными, что спо­собствует поддержанию среднего значения, выбраковывая му­тационные отклонения от ранее сформировавшейся нормы.

Разрывающий (дизруптивный) отбор. Данная форма есте­ственного отбора благоприятствует более чем одному фенотипу и направлена против средних форм. Это приводит как бы к раз­рыву популяции по данному признаку на несколько фенотипических групп, что может привести к полиморфизму.

Половой отбор — естественный отбор, касающийся призна­ков особей одного пола. Обычно половой отбор вытекает из борьбы между самцами (в редких случаях — между самками) за возможность вступить в размножение. Половой отбор — не самостоятельный фактор эволюции, а всего лишь частный слу­чай внутривидового естественного отбора.

Индивидуальный отбор сводится к дифференцированному размножению отдельных особей, обладающих преимуществами в борьбе за существование в пределах популяции. Основан на соревновании особей внутри популяции.

Групповой отбор дает преимущественное размножение осо­бей какой-либо группы. При групповом отборе в эволюции за­крепляются признаки, благоприятные для группы, но не всегда благоприятные для особей. В групповом отборе группы особей соревнуются друг с другом в создании и поддержании целостно­сти надорганизменных систем.

Искусственный отбор проводится человеком в целях созда­ния новых пород или сортов, удовлетворяющих его потребностям.

Ч. Дарвин выделил два основных типа искусственного отбора:

— бессознательный отбор проводился путем сохранения и размножения наиболее ценных для человека признаков расте­ний и животных, отбираемых по фенотипу, за счет отбора на уровне массовой выбраковки менее продуктивных особей. При данном отборе не ставятся задачи получения каких-то опреде­ленных пород и сортов;

— сознательный (методический) отбор состоит в том, что человек осмысленно ставит перед собой задачу по выведению именно тех форм растений и животных, которые ему нужны, и сам конструирует параметры породы животного или сорта растения.

У микроорганизмов результатом селекции являются штам­мы — колонии клеток, отобранные по какому-то признаку.

 

Все природные ресурсы по исчерпаемости делятся на две группы: исчерпаемые и неисчерпаемые.

I. Исчерпаемые ресурсы. Они образуются в земной коре или ландшафтной сфере, но объемы и скорости их формирования измеряются по геологической шкале времени. В то же время потребности в таких ресурсах со стороны производства или для организации благоприятных условий обитания человеческого общества значительно превышают объемы и скорости естественного восполнения. В результате неизбежно наступает истощение запасов природного ресурса. В группу исчерпаемых включены ресурсы с неодинаковыми скоростями и объемами формирования. Это позволяет провести их дополнительную дифференциацию.

На основе интенсивности и скорости естественного образования исчерпаемые ресурсы делят на подгруппы:

1. Невозобновляемые, к которым относят:

а) все виды минеральных ресурсов или полезные ископаемые. Они постоянно образуются в недрах земной коры в результате непрерывно протекающего процесса рудообразования, но масштабы их накопления столь незначительны, а скорости образования измеряются многими десятками и сотнями миллионов лет (например, возраст каменных углей насчитывает более 350 млн. лет), что практически их учитывать в хозяйственных расчетах нельзя. Освоение минерального сырья происходит по исторической шкале времени и характеризуется всевозрастающими объемами изъятия. В этой связи все минеральные ресурсы рассматриваются в качестве не только исчерпаемых, но и невозобновляемых.

б) земельные ресурсы в их естественном природном виде - это материальный базис, на котором происходит жизнедеятельность человеческого общества. Морфологическое устройство поверхности (т. е. рельеф) существенно влияет на хозяйственную деятельность, на возможность освоения территории. Однажды нарушенные земли (например, карьерами) при крупном промышленном или гражданском строительстве в своем естественном виде уже не восстанавливаются.

2. Возобновляемые ресурсы, к которым принадлежат:

а) ресурсы растительного и

б) животного мира.

И те и другие восстанавливаются довольно быстро, и объемы естественного возобновления хорошо и точно рассчитываются. Поэтому при организации хозяйственного использования накопленных запасов древесины в лесах, травостоя на лугах или пастбищах, промысла диких животных в пределах, не превышающих ежегодное возобновление, можно полностью избежать истощения ресурсов.

3. Относительно (не полностью) возобновляемые. Некоторые ресурсы хотя и восстанавливаются в исторические отрезки времени, но возобновляемые объемы их значительно меньше объемов хозяйственного потребления. Именно поэтому такие виды ресурсов оказываются весьма уязвимыми и требуют особенно тщательного контроля со стороны человека. К относительно возобновляемым ресурсам относятся и очень дефицитные природные богатства:

а) продуктивные пахотно-пригодные почвы;

б) леса с древостоями спелого возраста;

в) водные ресурсы в региональном аспекте.

Продуктивных пахотно-пригодных почв сравнительно немного (по разным оценкам их площадь не превышает 1,5-2,5 млрд. га). Наиболее продуктивные почвы, относящиеся к первому классу плодородия, занимают, по оценкам ФАО, всего 400 млн. га. Продуктивные почвы образуются крайне медленно – на формирование 1 мм слоя, например, черноземных почв требуется более 100 лет.

II. Неисчерпаемые ресурсы. Среди тел и явлений природы ресурсного значения имеются и такие, которые практически неисчерпаемы, К ним относятся климатические и водные ресурсы.

А) Климатические ресурсы. Наиболее жесткие требования к климату предъявляют сельское хозяйство, рекреационное и лесное хозяйство, промышленное и гражданское строительство и др. Обычно под климатическими ресурсами понимают запасы тепла и влаги, которыми располагает конкретная местность или регион. Общие запасы тепла, поступающие за год на 1 м.кв. поверхности планеты, равны 3.16 х 10 Дж (радиационный бюджет в среднем для планеты). Территориально и по сезонам года тепло распределяется неравномерно, хотя в среднем для Земли температура воздуха равна примерно + 15°С. Суша в целом неплохо обеспечена и атмосферной влагой: на ее поверхность ежегодно выпадает в среднем около 119 тыс. куб. км осадков. Но распределяются они еще более неравномерно, чем тепло, и в пространственном и во временном отношениях На суше известны районы, получающие ежегодно более 12000 мм осадков, к обширные местности, где за год выпадает менее 50-100 мм. В среднем многолетнем выражении и запасы тепла и объемы выпадающей атмосферной влаги довольно постоянны, хотя от года к году могут наблюдаться существенные колебания в обеспечении территории теплом и влагой. Так как эти ресурсы формируются в определенных звеньях теплового и водного круговоротов, постоянно действующих над планетой в целом и над ее отдельными регионами, запасы тепла и влаги могут рассматриваться как неиссякаемые в определенных количественных пределах, точно установленных для каждого района.

Б) Водные ресурсы. Земля обладает колоссальным объемом воды - около 1,5 млрд. куб. км. Однако 98% этого объема составляют соленые воды Мирового океана, и только 28 млн. куб. км - пресные воды. Поскольку уже известны технологии опреснения соленых морских вод, воды Мирового океана и соленых озер можно рассматривать как потенциальные водные ресурсы, использование которых в будущем вполне возможно. Мировое хозяйство расходует для своих нужд около 4-4,5 тыс. куб. км, что равно примерно 10% общего водозапаса, и, следовательно, при условии соблюдения принципов рационального водопользования эти ресурсы можно рассматривать как неисчерпаемые. Однако при нарушении этих принципов ситуация может резко обостриться, и даже в планетарном масштабе может ощущаться дефицит чистых пресных вод. А пока природная среда ежегодно "дарит" человечеству в 10 раз больше воды, чем ему нужно для удовлетворения самых разнообразных потребностей.

Ресурсы - все извлекаемое нами из природной среды для удовлетворения своих потребностей и желаний (чистый воздух, питьевая вода, нефть, железная руда, древесина, культурные растения). Большая часть ресурсов требует для своего употребления определенных условий, определенного развития технологии (например, нефть, никелевые руды, бокситы). Значит, все, что угодно может стать ресурсом при соответствующих технологии и потребностях.

Типы ресурсов:

 исчерпаемые (возобновимые и невозобновимые);

 неисчерпаемые (солнечная энергия, энергия ветра, приливов, геотермальная энергия и т.д. 

Невозобновимые ресурсы существуют в ограниченных количествах (запасах) в различных частях земной коры. Примерами являются медь, алюминий, уголь и нефть. Невозобновимые ресурсы считаются экономически истощенными, когда выработаны 80% их оцененных запасов. По достижении этого предела разведка, добыча и переработка остающихся запасов обходится дороже розничной цены. Некоторые виды невозобновимых ресурсов могут использоваться повторно или циклически, увеличивая, таким образом, потенциал использования ресурсов алюминия, меди, железа или, например, стекла.

Потенциально возобновимые - ресурсы, запасы которых хотя и могут быть истощены или загрязнены в результате слишком быстрого потребления, однако в нормальных условиях восстановятся в результате естественных процессов (деревья, пресные воды рек и озер, почвы, дикие животные).