Спектр уровней организации.! Экология изучает уровни, находящиеся в правой части спектра, т. е. уровни организации от организмов до экосистем. |
|
Далее
Блоковая модель с петлей обратной связи (управляющей петлей), которая превращает линейную систему в частично замкнутую. |
|
Далее
Функциональная схема экосистемы. Ее составляют четыре основных / компонента — поток энергии, круговороты веществ, сообщество и управляю^ щие петли обратной связи. Сообщество представлено в виде сети (пищевой сети), состоящей из автотрофов (А) и гетеротрофов (Н). Запасы питательных веществ обозначены буквой S. |
|
Далее
Если на рис. 2.1 основное внимание обращено на внутреннее функционирование экосистемы, то в этой модели подчеркивается наличие внешней среды, которую следует считать неотъемлемой частью экосистемы. |
|
Далее
Сравнение фотосинтеза у С3- п С4-растений при увеличении освещенности и повышении температуры. Объяснения см. в тексте. |
|
Далее
А. Возможная модель структуры молекулы гуминовой кислоты? иллюстрирующая основные особенности |
|
Далее
Два противоположных механизма поддержания стабильности в экосистеме |
|
Далее
Резистентная устойчивость и упругая устойчивость. Когда та или иная важная функция экосистемы под действием какого-либо возмущения (нарушения или стресса) отклоняется от нормальных значений, степень этого отклонения показывает относительную устойчивость системы, а время, необходимое для восстановления нормального значения, — ее относительную упругость. Область над кривой — относительная мера общей устойчивости (ОУ). (По Г^Дег, 1978.) |
|
Далее
Сравнительные объемы атмосферы и океана, приходящиеся на 1 м2 суши и действующие как буфер. На рисунке не показана наземная растительность, занимающая большой объем, также помогающая биосфере сглаживать нарушающие воздействия. |
|
Далее
Урбанизация в США. Для большой (и быстро растущей) части страны плотность населения составляет 19,3 человека на 1 км2 или выше (все заштрихованные области на рис. -4) и, что еще важнее, здесь высока плотность использования энергии (см. рис. Б, где темными пятнами показан свет, заметный ночью со спутника). |
|
Далее
Действие двух законов термодинамики в случае превращения энергии Солнца в энергию пищи (сахара) путем фотосинтеза. А=Б- -В (первый закон); В всегда меньше А, так как при трансформации энергии часть ее рассеивается (второй закон). |
|
Далее
Спектры не измененного атмосферой солнечного излучения (/; 2,00 кал-см-2-мин-1), солнечного излучения на уровне моря в ясный’ день (//; 1.34 кал-см_2-мин_1), солнечного света, прошедшего через сплошную облачность (III), солнечного света, прошедшего через поло1 растительности (IV), и света чистого голубого неба (V). (Gates, 1965.) |
|
Далее
Зависимость урожая пищевых культур (в кг сухой массы па га) от применения удобрений (/), пестицидов (II) и затраты мощностей в л. с. (III) при выращивании и сборе урожая. Значения регрессии основаны на данных, полученных для трех стран — США, Индии и Японии. Обратите внимание, что для удвоения урожая пищи требуются десятикратное увеличение количества удобрений, пестицидов и затраты мощности (животных или машин). (По данным книги «Мировая продовольственная проблема», подготовленной Комиссией по мировым запасам продовольствия, Научный консультативный комитет при президенте, Белый дом, 1967; т. III, с. 141, 143 и 180). |
|
Далее
Доля валовой первичной продукции природной растительности, переходящая в чистую первичную продукцию, варьирует с широтой местности от менее 50% в экваториальных районах до 60—70% в высоких широтах. (По данным Box, 1978.) |
|
Далее
Сравнение вертикального распределения первичной продукции ш биомассы в лесу (Л) и в море (Б). Заметен резкий контраст между быстрым оборотом в море (отношение В/Р на этом графике составляет 2—4 сут) и медленным оборотом в лесу (отношение В/Р — 9 лет). I — прибрежные воды (продукция Р= И ккал м |
|
Далее
Упрощенная схема потока энергии, показывающая три трофических уровня (I, II и III) в линейной пищевой цепи (Е. Odum, 1963.) |
|
Далее
У-образиая модель потока энергии/ показывающая связь между пастбищной и детритной пищевыми цепями. |
|
Далее
Компоненты «универсальной» модели экологического потока энергии. (Е. Odum, 1968.) |
|
Далее
А. Часть пищевой сети в сообществе небольшого ручья в Южном Уэльсе. На схеме показаны переплетение пищевых цепей, образующих пищевую сеть, и три трофических уровня; видно, что некоторые организмы, например Hydropsyche, могут занимать промежуточное положение между основными трофическими уровнями. Здесь представлена «открытая» система, в которую часть основной пищи поступает извне. (С изменениями по Jones, 1949.) |
|
Далее
Повышение качества и понижение количества энергии в двух цепях ее переноса, начинающихся с Солнца. (Н. Т. Odum, 1979.) |
|
Далее
Связь между дыханием и массой тела у одной особи (Л) и дыханием на единицу массы и массой тела (Б). Показатель степени в уравнениях обычно лежит в пределах 0,7—0,8. (С изменениями по Agren, Axelsson, 1980.) |
|
Далее
Поддерживающая способность среды и ее связь с сигмоидным ростом популяции. К — максимальная плотность, которая может сохраняться на данном пространстве и данной базе ресурсов. Если плотность превосходит этот уровень, то К может, по крайней мере временно, понизиться до А 1. I, точка перегиба, отмечает уровень, при котором скорость роста максимальна. Это теоретический оптимум, при котором устойчивый урожай популяции дичи или рыбы максимален. Диапазон от / до К соответствует безопасной или желательной плотности (объяснение в тексте). (С изменениями по МсСиНои^й, 1979.) |
|
Далее
Пример увеличения экономических прибылей и одновременного снижения качества среды но мере увеличения размеров города. |
|
Далее
Три прогноза выхода на плато роста численности населения земного шара, если рост станет нулевым (т. е. рождений будет столько же, сколько смертей), в годах |
|
Далее
Концепция чистой энергии. Если нужно, чтобы источник и система конверсии давали чистую энергию, то А (выход энергии) должен быть больше, чем Б (энергия обратной связи, необходимая для поддержания выхода). |
|
Далее
А. Обычно деньги начинают иметь отношение к рыбе только после того, как она поймана; работа эстуария по производству рыбы не оценивается никакой стоимостью. Но общая стоимость эстуария с учетом той полезной работы, которую он выполняет для людей, по меньшей мере в 10 раз выше стоимости собираемых в нем продуктов; сплошными стрелками показаны потоки энергии; штриховыми — потоки денег. (Gosselink, Odum, Pope, 1974.) Б. Система обеспечения человечества энергией. Потоки денег (обозначены S) сопровождают потоки энергии, идущие от искусственных и «одомашненных» экосистем, но не от природных. |
|
Далее
Три способа изображения круговорота азота. Круговорот азота — пример сравнительно хорошо забуференного саморегулирующего цикла с большим резервным фондом в атмосфере. А. Циркуляция азота между организмами и окружающей средой; показаны также микроорганизмы, ответственные за ряд ключевых этапов. Б. Выделены основные этапы и приведены оценки количеств азота, участвующего в основных потоках. Числа в скобках — тераграммы (1 Тг=106 т) в год. В. Основные этапы расположены таким образом, что соединения, богатые энергией, находятся вверху; это позволяет сразу отличить этапы, требующие затраты энергии, от этапов, протекающих с ее высвобождением. |
|
Далее
Круговорот серы, охватывающий воздух, воду и почву. «Кольцо» в центре схемы иллюстрирует процессы окисления (О) и восстановления (Б), благодаря которым происходит обмен серы между фондом доступного сульфата (804) и фондом сульфидов железа, находящимся глубоко в почве и в осадках. Специализированные микроорганизмы выполняют следующие реакции |
|
Далее
Зависимость количества азота и фосфора в воде ручья от доли площади водосборного бассейна, занятой сельским хозяйством и промышленностью. Хотя на этом градиенте отношение 1Я |
|
Далее
Энергетика гидрологического цикла, представленного в виде двух путей |
|
Далее
Современный круговорот ртути в сравнении с ее круговоротом до появления человека. Запасы ртути (прямоугольники) указаны в сотнях тонн; ее перемещение (стрелки) — в сотнях тонн в год. В скобках даны оценки запасов и потоков, существовавших до появления человека. Своей деятельностью человек породил два новых потока (разработку и выбросы), показанных штриховой линией, и увеличил поток ртути в атмосферу на 60%, причем соответственно вырос и ее сток. ( Уо11аз1 е! а!., 1975.) |
|
Далее
Распределение органического углерода, накопленного в абиотическом (почва, подстилка) и биотическом (древесина, листья) блоках экосистем северного и тропического лесов. В тропическом лесу значительно большая доля общего органического вещества содержится в биомассе. |
|
Далее
Пять основных путей возврата веществ в круговорот (1—5). А — животные; М — свободноживущие микроорганизмы; S — симбиотические микроорганизмы; D — детритоядные. Энергия для путей 1—3 поступает из органического вещества, а для путей 4—5 — от Солнца или топлива. Дальнейшие объяснения см. в тексте. |
|
Далее
А. Схема поясняет экологическую теорию возврата веществ в круговорот. Коэффициент возврата С1 бывает низким (0—10%) либо на ранних стадиях развития экосистемы (сукцессии), либо при изобилии ресурсов, либо в случае несущественных для жизни элементов. С1 высок (>50%) на зрелых стадиях развития экосистемы, при бедности ресурсов и в случае незаменимых для жизни элементов. Следует подчеркнуть, что для возврата веществ в круговорот требуется энергия (которая теряется безвозвратно). Б. Условия, не стимулирующие (вверху) и стимулирующие (внизу) вторичное использование бумаги. Вторичное использование бумаги выгодно для населения в целом, так как уменьшается вред, наносимый окружающей среде (лесам, рекам и земле), и налоги, идущие на очистку города. Для вторичного использования бумаги необходимо |
|
Далее
Теоретическое влияние на фитопланктон шести лимитирующих факторов (вверху) и наблюдавшаяся и вычисленная плотности фитопланктона в течение одного годового цикла в водах Джорджес-Банка у берегов Новой Англии (внизу). Лимитирующие факторы |
|
Далее
Регуляция сроков размножения гольца путем изменения фотопериода. Голец обычно размножается осенью, но искусственное увеличение дня весной и уменьшение его затем летом как бы имитирует осенние условия, в результате чего нерест происходит в июле. (По Hazard, Eddy, 1950.) |
|
Далее
Сравнение трех типов ионизирующего излучения, представляющих наибольший экологический интерес. Показана относительная проникающая способность и специфический ионизирующий эффект. Это чисто качественная схема, не отражающая количественных соотношений. |
|
Далее
Сравнительная чувствительность трех разных групп организмов к единичной острой дозе рентгеновских или гамма-лучей. Объяснения см. в тексте. |
|
Далее
Ресурсы грунтовых вод в США. Под территорией примерно половины страны имеются водоносные горизонты, способные дать очень большие объемы воды. В центре континента и в западной его части водоносные слои плохо пополняются; во многих районах, где из них извлекают воду для орошения полей, эти горизонты эксплуатируются или «разрабатываются» слишком активно. (Предоставлено Советом по водным ресурсам США.) |
|
Далее
Почвенный профиль целины (Л) по сравнению с профилем эродированной почвы (Б) в листопадном лесу. На левом снимке 1—2—горизонт А1, 3—4 — горизонт А2, 5—6 — горизонт В] (накопления вымываемого материала). Ср. с рис. 5.18. (Снимок Службы охраны почв США). |
|
Далее
Упрощенные схемы трех основных типов почвы, характерных для трех основных биотических зон (см. подпись к рис. 5.22). |
|
Далее
Потери (в результате эрозии) почвы в зависимости от использования земли. (Из служебного отчета Министерства сельского хозяйства США, 1978.) |
|
Далее
Вересковое болото в Англии, выжженное полосами и гтятналш, чтобы увеличить продукцию дичи. Светлоокрашенные пятна имеют площадь примерно по 1 га. Снимок служит иллюстрацией желательного соотношения молодой и зрелой растительности (подробности см. в гл. 7, разд. 3), а также принципа «краевого эффекта» (см. гл. 7). (Рхсоъъъ 1968; воспроизведено с разрешения автора.) |
|
Далее
Варианты избавления от ядовитых отходов. Эту проблему нельзя больше считать не имеющей отношения к экономике. А. Очень плохой вариант— опасная свалка. ¡В. —Улучшенный вариант — надежная изоляция и обработка. |
|
Далее