της Δήμητρας Σπανού καθηγήτριας χημικού του 1ου Γυμνασίου Δάφνης
....
και θες να πετύχω με μια μπαταριά
χίλια φλουριά, χίλια φλουριά
για να σου χαρίσω μαντάτα καλά
να 'χεις αγάπη μου λεφτά.
από το τραγούδι του Νικόλα Άσημου "Γιουσουρούμ"
υπό κατασκευή
Ισορροπία οικοσυστημάτων, οι φυσικοί κύκλοι και ανακύκλωση
Σημαντικοί παράγοντες που επιρρεάζει την ισορροπία των οικοσυστημάτων είναι η συγκέντρωση των συστατικών τους παραγόντων και η δυνατότητα να συμμετέουν σε βιογεωχημικούς κύκλους και η ανακύκλωσή τους.
Η ροή αυτών των κύκλων είναι ευκολότερη σε αέριες φάσεις (π.χ. άζωτο της ατμόσφαιρας, άνθρακας με το διοξείδιο του άνθρακα) παρά σε ιζηματογενείς (φωσφόρου, θείου)
Πολλοί από τους κύκλους αυτούς πρέπει να γίνονται με μικρές διακυμάνσεις στις τιμές παραμέτρους τους είτε όσον αφορά την ύλη ή την ενέργεια ώστε να διατηρείται μια διαρκής δυναμική ισορροπία
Οι διάφοροι παράγοντες τέτοιων κύκλων και οι αλληλοεπιδράσεις τους λειτουργούν σαν ρυθμιστικοί μηχανισμοί που ελέγχουν την ισορροπία του.
Οι . 1. ρυθμοί ανάπτυξης φυτών και ζώων, οι 2. ανθρώπινες δραστηριότητες , ο 3. ρυθμός αποσύνθεσης της οργανικής ύλης, είναι ορισμένοι από αυτούς τους παράγοντες. όπως και οι ιδιαιτερότητές τους.
Αυτοί οι ίδιοι όμως παράγοντες -ρυθμιστικοί μηχανισμοί, σχετίζονται από μια σειρά άλλων συνθηκών όπως: .
Οι ρυθμοί ανάπτυξης φυτών και ζώων εξαρτώνται από συνθήκες γεωγραφικές (Γεωγραφικό πλάτος, επιφάνεια των βιοτόπων τους , απόσταση από την πηγή εποικισμού τους) συνθήκες ενεργειακές (παραγωγικότητα, ηλιακή ακτινοβολία, θερμοκρασία) Ιστορικές (ηλικία περιβάλλοντος, χρόνος που μεσολάβησε από την διαταραχή) Κλιματικές ((Ευνοϊκότητα , σταθερότητα, προβλεψιμότητα) Δομικές (ετερογένεια , διαταραχή) ,Δυναμικές (Εποικισμός, θήρευση, ανταγωνισμός, έκλειψη)
ή
ο ρυθμός αποσύνθεσης της οργανικής ύλης α
Στον ρυθμό αποσύνθεσης οργανικής ύλης , ευνοείται η γρήγορη αποικοδόμηση της οργανικής ύλης όταν έχουμε αλκαλικά εδάφη, ενώ στα όξινα όχι.
Και επίσης εξαρτώνται από την θερμοκρασία. Στις θερμές και υγρές περιοχές οι αποικοδομητές αυξάνονται υπερβολικά, αντίθετα σε κρύες περιοχές παρατηρείται συσσώρευση που αποικοδομείται με πιο αργούς ρυθμούς. Σε τέτοιους κύκλους οποιασδήποτε μορφής, που σήμερα πλέον περιγράφονται με ακρίβεια από τις μαθηματικές επιστήμες
Τι θεωρείται διαταραχή των ισορροπιών
(!;)
Η άποψή τους θα ήθελα να μεταφερθεί γιατί δεν κατανοώ πως μια πυρκαγιά, η υπερθήρευση, η υπερβόσκηση, οι ισχυροί άνεμοι κ,α. μπορούν να αυξήσουν την ποικιλότητα η οποία έχει ελλαττωθεί ή και μηδενιστεί . Εκτός αν εισαχθούν είδη εξωτερικά που δεν θεωρείται ο καλλίτερος τρόπος ανάκαμψης των οικοσυστημάτων που έχουν πληγεί.
Τι είναι η μοντελοποίηση δεδομένων στον Φυσικό κόσμο
Με τις γνώσεις που έχουμε σήμερα η περιγραφή του φυσικού κόσμου των νόμων του , των αλλαγών των ισορροπιών του είναι πια δύσκολο να γίνει με τους παραδοσιακούς τρόπους. Αντίθετα τα σύγχρονα μαθηματική δίνουν νέα προοπτικές και ανταποκρίνονται στις απαιτήσεις αυτές.
Με τον όρο μοντελοποίηση δεδομένων εννοείται η διαδικασία περιγραφής και αναπαράστασης όλων των εννοιών (δεδομένων) που απαντώνται σε ένα πεδίο εφαρμογής. Η αναπαράσταση μπορεί να δοθεί στην συνέχεια με μαθηματικές παραμέτρους (μαθηματική μοντελοποίηση) Οι παράγοντες και οι μεταβλητές των συστημάτων μοντελοποιούνται με τον απλούστερο δυνατό τρόπο ώστε να είναι εφικτή η διεξαγωγή συμπερασμάτων.
Οι βιοχημικοί κύκλοι της ύλης και τα οικοσυστήματα, είναι δεδομένα που σήμερα μοντελοποιηούνται καθώς επίσης και η μελέτη τους για την καλύτερη διαχείρισή τους εξάγεται μέσα από ανάλογα μαθηματικά μοντέλαή Το ίδιο γίνεται και για την σωστότερη συμπεριφορά μας απέναντί τους μέσα από την αναλυτική και επιστημονική προσσέγγισή τους και για την επίλυση προβλημάτων κατά το βέλτιστο.
Τα πρώτα απλά οικολογικά μοντέλα εμφανίζονται από το 1920 για να περιγράψουν την σχέση θηρευτή και θηράματος και την παροχή οξυγόνου σε υδάτινο οικοσύστημα.
Αργότερα από το 1950 δημιουργούνται μοντέλα δυναμικής πληθυσμών τα οποία εξελίχθηκαν στην συνέχεια. Τα επόμενα μοντέλα πολύ πιο εξελιγμένα περιγράφουν την δυναμική υδατικών οικοσυστημάτων
Περαιτέρω εξέλιξη ακολούθησε με τις επόμενες γενιές μοντέλων μετά την αποσαφήνιση σημαντικών οικολογικών εννοιών και τη χρήση της, καινούριας για την εποχή, τεχνολογίας και μαθηματικών εργαλείων.
Για την μαθηματική μοντελοποίηση,
Στα εφαρμοσμένα μαθηματικά συναντάμε μεθόδους που βοηθούν να περιγράψουμε να μοντελοποιήσουμε τέτοια φυσικά φαινόμενα όπως οι ισορροπίες των συστημάτων, αλλά και να καταννοήσουμε τα τυχόν προβλήματα που παρουσιάζονται, να προβλέψουμε μελλοντικές καταστάσεις ή να προτείνουμε κάποιες λύσεις και επιδιορθώσεις
Τα συμπεράσματα που βγαίνουν από τις μαθηματικές αυτές προσσεγγίσεις του φυσικού κόσμου διατυπώνονται με παγκόσμιους νόμους όπως ο νόμος του Ισοζυγίου, τους νόμους διατήρησης της μάζας, συστατικού ι , συστατικού μείγματος και θερμικής ενέργειας, νόμους μεταφοράς μάζας και θερμικλης ενέργειας
Μαθηματικά εργαλεία για την περιγραφή πολυσύνθετων βιοχημικών κύκλων του φυσικού περιβάλλοντος των ισορροπιών και των προβλημάτων τους απετέλεσαν οι μερικές διαφορικές εξισώσεις και τα ολοκληρώματα καθώς και οι μιγαδικές εξισώσεις
Σαν παράδειγμα
Οι μερικές Διαφορικές Εξισώσεις (ΜΔΕ0 ή PDE , περιέχουν εκ των προτέρων άγνωστες λειτουργίες πολλαπλών μεταβλητών και μερικά παράγωγά τους.
Απλό παράδειγμα Το ισοζύγιο μάζας εκφράζεται από την εξίσωση της συνέχειας,
θρ/θt + uθρ/θx +vθρ/θy + wθρ/θz = - ρ(θu/θx +θv/θy + θw/θz)
Για τη διαταραχή της ισορροπίας και η επαναφορά των συστημάτων σε ισορροπία ίδια ή αναβαθμισμένη ή υποβαθμισμένη ανάλογα της ενέργειας που προστίθεται ή αφαιρείται υπάρχουν μέθοδοι όπως η μέθοδος των διαταραχών, στην οποία εφαρμόζονται μαθηματικά μοντέλα σε κανονικές ή ιδιόμορφες διαταραχές, καθώς και τις συνθήκες που επικρατουν στα όρια των συστημάτων .
κάποια τέτοια θέματα θίγονται σε αντίστοιχα σελίδες από τα προηγούμενα όπως
και
Διαταραχή στην Οικολογία μπορεί να χαρακτηριστεί
Δυο παραδείγματα μοντελοποίησης συστημάτων
Αναφορά σε ανάλογη μετεπτυχιακή εργασία "μοντελοποίησης δομής και λειτουργίας ενός υδατικού οικοσυστήματος"
Ενδεικτικά στην μεταπτυχιακή εργασία της Κοντογιαννάτου Τρισεύγενης "Μοντελοποίηση δομής και προσομοίωση της λειτουργίας ενός υδατικού οικοσυστήματος γίνεται η προσομοίωση ενός κλειστού και ομογενούς απλού υδάτινου οικοσυστήματος -από φυτοπλαγκτόν, θρεπτικά στοιχεία, οργανική ύλη, διαλυμένο οξυγόνο-. Οι συγκεντρώσεις των ουσιών μεταβάλλονται λόγω βιοχημικών αντιδράσεων εξετάζεται στον χρόνο και βασίζεται στην αρχή διατήρησης μάζας ενέργειας.
Οι μεταβλητές καταστάσεις που εισέρχονται στο μοντέλο εκφράζονται υπό την μορφή συγκεντρώσεων . Λόγω κλειστού δεν έχουμε εισροές ή εκροές αλλά μετατροπή της ύλης από την μια μορφή στην άλλη.
Η μαθηματική εξίσωση για κάθε μεταβλητή είναι dC/dt = Σ πηγές - απώλειες = k Cm, που περιγράφεται με την βοήθεια κινητικών εξισώσεων πρώτου βαθμού
Μαθηματική μοντελοποίηση του κύκλου του διοξείδιου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα, βιόσφαιρα, θάλασσα
Το πλεονέκτηματα της μοντελοποίησης είναι η δυνατότητα να συμπεριλαμβάνουν τις περιπτώσεις ταλαντώσεων του συστήματος γύρω από τις τιμές ισορροπίας των παραμέτρων του. Για παράδειγμα στον κύκλο αυτό εξετάζεται η συμπεριφορά του συστήματος όταν διοχετεύεται επιπρόσθετο διοξείδιο του άνθρακα από μια εξωτερική πηγή.
Η αυτοσυντηρούμενες ταλαντώσεις δηλαδή η επαναφορά στις προηγούμενες τιμές μετά από κάποια εξώθηση των τιμών έξω από τα όρια, εμφανίζεται ενδεχομένως λόγω της παρουσίας της θάλασσας
Το επιπρόσθετο διοξείδιο που εισέρχεται και προφανώς αντιστοιχεί στην καύση του απανθρακωμένου άνθρακα, δεν αλλάζει σημαντικά την παρουσία του διοξείδιου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα, επειδή το μεγαλύτερο μέρος του αποθηκεύεται στην βιόσφαιρα. Η επιβράδυνση του κύκλου του άνθρακα συμβαίνει μέσω της χερσαίας βλάστησης, των απορριμάτων των εδαφών και του άνω ωκεανού
Η περιγραφή μέα από μαθηματική μοντελοποίηση των συγκεντρώσεων στην διάρκεια του χρόνου αναφέρεται σε μεγάλες χρονικές περιόδους
της τάξης 10-10 3 χρόνια, εφόσον τα μόρια του διοξειδίου του άνθρακα ανταλλάσσονται μεταξύ της ατμόσφαιρας και της επιφάνειας της Γης κάθε λίγα χρόνια
Δήμητρα Σπανού
Πηγες
https://www.khanacademy.org/science/biology/ecology/biogeochemical-cycles/a/the-nitrogen-cycle
https://nemertes.lis.upatras.gr/jspui/bitstream/10889/10310/1/Kontogiannatou%20MSc.pdf
https://pratclif.com/climatechange/Carbon_Cycle.pdf
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.2153-3490.1956.tb01207.x
https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/WG1AR5_Chapter06_FINAL.pdf
https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/WG1AR5_Chapter06_FINAL.pdf
Οι διάφοροι παραγόντες ενός τέτοιου κύκλου και οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους λειτουργούν σαν ρυθμιστικοί μηχανισμοί που ελέγχουν την ισορροπία του.
Ο ρυθμός ανάπτυξης φυτών και ζώων, οι ανθρώπινες δραστηριότητες, ο ρυθμός αποσύνθεσης της οργανικής ύλης είναι τέτοιοι παράγοντες, όπως και οι ιδιαιτερότητές τους. Π.χ. όταν έχουμε αλκαλικά εδάφη ευνοείται η γρήγορη αποικοδόμηση της οργανικής ύλης ενω στα όξινα όχι. Σε θερμές και υγρές περιοπχές οι αποικοδομητές αυξάνουν υπερβολικά. Αντίθετα σε κρύες περιοχές παρατηρείται συσσώρευση οργανικής ύλης που αποικοδομείται με πιο αργούς ρυθμούς.
Σε τέτοιους κύκλους οποιασδήποτε μορφής λειτουργούν νόμοι που σήμερα πλέον περιγράφονται με ακρίβεια από τις μαθηματικές επιστήμες .
Οι παράγοντες και οι μεταβλητές των συστημάτων μοντελοποιούνται
Με τον όρο μοντέλο περιγράφεται η απλοποιημένη αφιρετική αναπαράσταση ενός συστήματος ώστε να υποβοηθάται η επίλυση προβλημάτων του συστήματος
Το συμπέρασμα που βγαίνει από τις μαθηματικές αυτές προσσεγγίσεις του φυσικού κόσμου διατυπώνονται με παγκόσμιους νόμους όπως ο Νόμος του Ισοζυγίου που περιλαμβάνει
Τον Νόμος της διατήρησης της μάζας συστατικού i πολυσυστατικού μείγματος και θερμική ενέργεια
Στους Νόμους μεταφοράς περιλαμβάνονται οι εξισώσεις μεταφοράς μάζας, θερμότητας και μηχανικής ενέργειας
Αντίθετα με την ύλη η γη είναι ανοικτό σύστημα ως προς την ενέργεια. Ο ήλιος δίνει συνεχώς ενέργεια στον πλανήτη και αυτή η ενέργεια αξιοποιείται με την φωτοσύνθεση και δεσμεύεται με την μορφή χημικής ενέργειας στην γλυκόζη όπου ο άνθρακας συνδυάζεται με το οξυγόνο και το υδρογόνο.
Στην συνέχεια καταναλώνεται και χάνεται με την μορφή θερμότητας στα τροφικά επίπεδα.
Η ενέργεια μέσα στην βιόσφαιρα κυκλοφορεί με την μορφή χημικής ενέργειας που περιέχεται στην τροφή περνάει από το ένα τροφικό επίπεδο στο άλλο. Στο σχήμα από το σχολικό βοβλίο Βιολογία Γ Γεν. Λυκείου φαίνεται η χημική ενέργεια που είναι δεσμευμένη σε διάφορους οργανισμούς .
Από την ενέργεια αυτή όμως μόνο το 10% περνάει στο επόμενο τροφικό επίπεδο ενώ το 90% χάνεται κυρίως με μορφή θερμότητας
Πολλοί από τους κύκλους αυτούς πρέπει να γίνονται με μικρές διακυμάνσεις στις τιμές παραμέτρους τους είτε όσον αφορά την ύλη ή την ενέργεια ώστε να διατηρείται μια διαρκής δυναμική ισορροπία
Έτσι λειτουργούν ρυθμιστικοί μηχανισμοί που ελέγχουν την πορεία τους και την παρουσία των συστατικών στα διάφορα στάδια, όπως και τις ενεργειακές διακυμάνσεις.
Οι συνθήκες του άβιου περιβάλλοντος (θερμοκρασία, φως κ.ά.) μεταβάλλονται διαρκώς, όπως αλλάζει και ο αριθμός των ατόμων των διάφορων πληθυσμών που ζουν σε αυτό. Όσο όμως οι μεταβολές κυμαίνονται μέσα σε κάποια όρια, η ισορροπία μπορεί να αποκαθίσταται
Ένα παράγειγμα από την βιολογία είναι η ισορροπία στοιχείων σε ένα λιβάδι.
Στο οικοσύστημα αυτό, αν αυξηθεί π.χ. υπερβολικά το διοξείδιο του άνθρακα θα επιταχυνθεί η φωτοσύνθεση θα αυξηθούν τα φυτά, θα αυξηθεί υπερβολικά ο αριθμός των λαγών. Τότε όμως στο λιβάδι θα αυξηθεί και ο αριθμός των των λύκων που θα βρίσκουν περισσότερη τροφή για να επανέλεθι εκ νέου ισορροπία.
Σε πολλές περιπτώσεις η νέα ισορροπία βρίσκει το οικοσύστημα "κατώτερο" του αρχικού με μειωμένο των αριθμό των ειδών ζωής ή των περιβαλλοντικών παραμέτρων.
Μιλάμε τότε για υποβάθμιση οικοσυστήματος
Λειτουργία των φυσικών κύκλων , ρυθμιστικοί μηχανισμοί στο φυσικό περιβάλλον
- Ομοιόσταση και ομοιοστατικοί μηχανισμοί στο εσωτερικό περιβάλλον των οργανισμών
Είναι εμφανής η αντιστοίχιση της έννοιας της λειτουργίας των ρυθμιστικών μηχανισμών και η καλή λειτουργία στους κύκλους αυτούς με τους ομοιοστατικούς μηχανισμούς και την ομοιόσταση στους οργανισμούς
όπως ορίζεται
Η ικανότητα του οργανισμού να διατηρεί σταθερές τις συνθήκες του εσωτερικού του περιβάλλοντος (θερμοκρασία, συγκεντρώσεις διαφόρων συστατικών, πίεση κ.α.) παρά τις εξωτερικές μεταβολές ονομάζεται Ομοιόσταση και για να επιτευχθεί απαιτείται ενέργεια
Οι ρυθμιστικοί μηχανισμοί με τους οποίους επιτυγχάνεται η ομοιόσταση ονομάζονται ομοιοστατικοί μηχανισμοί.
Οι υποβαθμίσεις των οικοσυστημάτων αλλά και η ανισορρόπηση όλων των κύκλων που αναφέρθηκαν πιθανόν να είναι αποτελέσματα φυσικών παραγόντων αλλά κυρίως είναι αποτέλεσμα ανθρώπινων παρεμβάσεων και ενεργειών που συμβαίνουν
Που οφείλεται η ρύπανση του περιβάλλοντος; Ποιότητα , ποσότητα η δυναμική των ρύπων
Ρύπανση είναι η επιβάρυνση του περιβάλλοντος με κάθε παράγοντα (ρύπο) που έχει βλαπτικές επιδράσεις στους οργανισμούς. Στους ρύπους ανήκουν συγκεκριμένες χημκές ουσίες και διάφορες μορφές ενέργειας όπως η θερμότητα, ο ήχος, οι ακτινοβολίες.
Στις περισσότερες περιπτώσεις, κριτήριο για την απειλή που συνιστά ένας ρύπος δεν είναι τόσο η ποιότητα, όσο ο ρυθμός με τον οποίο προστίθεται σε ένα οικοσύστημα. Για το λόγο αυτό είναι δυνατόν μια ουσία αβλαβής σε μικρές συγκεντρώσεις, να καταστεί απειλητική, αν ο ρυθμός εισαγωγής της στο οικοσύστημα είναι μεγαλύτερος από τον ρυθμό απομάκρυνσής ή αδρανοποίησής της από τους ειδικούς μηχανισμούς αποκατάστασης ισορροπίας που διαθέτουν όλα τα οικοσυστήματα.
ΠΗΓΕΣ
Βιολογία Γ Γενικού Λυκείου
Πέρα από τα όρια D. MEADWS...
https://el.wiktionary.org/wiki/%CE%BF%CE%BC%CE%BF%CE%B9%CF%8C%CF%83%CF%84%CE%B1%CF%83%CE%B7
https://el.wikipedia.org/wiki/%CE%9F%CE%BC%CE%BF%CE%B9%CF%8C%CF%83%CF%84%CE%B1%CF%83%CE%B7
https://nemertes.lis.upatras.gr/jspui/bitstream/10889/10310/1/Kontogiannatou%20MSc.pdf
https://nemertes.lis.upatras.gr/jspui/bitstream/10889/10310/1/Kontogiannatou%20MSc.pdf
https://repository.kallipos.gr/bitstream/11419/6325/1/00_master_document-KOY.pdf
Αυτή διαρκής κίνηση των παραγόντων που γίνεται με τέτοιο τρόπο ώστε να διατηρείται μια ισορροπία δεν είναι στατική, εφόσον υπάρχει μια διαρκής ανακύκλωση της ύλης. ΠΗΓΕΣ
ή ο κύκλος του αζώτου κατά τον οποίο το ζητούμενο είναι να εισαχθεί το άφθονο αέριο άζωτο της ατμόσφαιρας στις τροφικές αλυσίδες των οικοσυστημάτων (αζωτοδέσμευση) το οποίο βέβαια απαιτεί ενέργεια. Οι αζωτοδέσμευση γίνεται στην ατμόσφαιρα 10% σε μορφή αμμωνίας ή νιτρικών ιόντων και με την ενέργεια των κεραυνών, και η βιολογική αζωτοδέσμευση 90% με τα αζωτοδεσμευτικά βακτήρια. Το άζωτο μέσα σε αζωτούχες ενώσεις που κατασκευάζονται στην συνέχεια κυκλοφορεί στην βιόσφαιρα σε εσωτερικούς κύκλους και σε κάποιες περιπτώσεις απονιτροποιητικά βακτήρια του εδάφους, αποδεσμεύουν το άζωτο πίσω στην ατμόσφαιρα.
Εικόνα 2.16: Ο κύκλος του αζώτου
Ισορροπία των φυσικών κύκλων και ανακύκλωση
Στους κύκλους αυτούς γίνεται ανταλλαγή μεταξύ βιοτικών και αβιοτικών συστημάτων.
Αέριοι κύκλοι όπως αυτός του άνθρακα, αυτορυθμίζονται ευκολότερα των ιζηματογενών (φωσφόρου, θείου).
Ένας σημαντικός παράγοντας που επιρρεάζει την ισορροπία των συστημάτων είναι η συγκέντρωση των συστατικών.*και η δυνατότητα ανακύκλωσής τους
Τα θρεπτικά αερίων κύκλων όπως του άνθρακα και του αζώτου ανακυκλώνονται ευκολότερα από άλλους ιζηματογενείς κύκλους.
Οι διάφοροι παραγόντες ενός τέτοιου κύκλου και οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους λειτουργούν σαν ρυθμιστικοί μηχανισμοί που ελέγχουν την ισορροπία του.
Ο ρυθμός ανάπτυξης φυτών και ζώων, οι ανθρώπινες δραστηριότητες, ο ρυθμός αποσύνθεσης της οργανικής ύλης είναι τέτοιοι παράγοντες, όπως και οι ιδιαιτερότητές τους. Π.χ. όταν έχουμε αλκαλικά εδάφη ευνοείται η γρήγορη αποικοδόμηση της οργανικής ύλης ενω στα όξινα όχι. Σε θερμές και υγρές περιοπχές οι αποικοδομητές αυξάνουν υπερβολικά. Αντίθετα σε κρύες περιοχές παρατηρείται συσσώρευση οργανικής ύλης που αποικοδομείται με πιο αργούς ρυθμούς.
Σε τέτοιους κύκλους οποιασδήποτε μορφής λειτουργούν νόμοι που σήμερα πλέον περιγράφονται με ακρίβεια από τις μαθηματικές επιστήμες .
Οι παράγοντες και οι μεταβλητές των συστημάτων μοντελοποιούνται
Με τον όρο μοντέλο περιγράφεται η απλοποιημένη αφιρετική αναπαράσταση ενός συστήματος ώστε να υποβοηθάται η επίλυση προβλημάτων του συστήματος
Το συμπέρασμα που βγαίνει από τις μαθηματικές αυτές προσσεγγίσεις του φυσικού κόσμου διατυπώνονται με παγκόσμιους νόμους όπως ο Νόμος του Ισοζυγίου που περιλαμβάνει
Τον Νόμος της διατήρησης της μάζας συστατικού i πολυσυστατικού μείγματος και θερμική ενέργεια
Στους Νόμους μεταφοράς περιλαμβάνονται οι εξισώσεις μεταφοράς μάζας, θερμότητας και μηχανικής ενέργειας
Αντίθετα με την ύλη η γη είναι ανοικτό σύστημα ως προς την ενέργεια. Ο ήλιος δίνει συνεχώς ενέργεια στον πλανήτη και αυτή η ενέργεια αξιοποιείται με την φωτοσύνθεση και δεσμεύεται με την μορφή χημικής ενέργειας στην γλυκόζη όπου ο άνθρακας συνδυάζεται με το οξυγόνο και το υδρογόνο.
Στην συνέχεια καταναλώνεται και χάνεται με την μορφή θερμότητας στα τροφικά επίπεδα.
Η ενέργεια μέσα στην βιόσφαιρα κυκλοφορεί με την μορφή χημικής ενέργειας που περιέχεται στην τροφή περνάει από το ένα τροφικό επίπεδο στο άλλο. Στο σχήμα από το σχολικό βοβλίο Βιολογία Γ Γεν. Λυκείου φαίνεται η χημική ενέργεια που είναι δεσμευμένη σε διάφορους οργανισμούς .
Από την ενέργεια αυτή όμως μόνο το 10% περνάει στο επόμενο τροφικό επίπεδο ενώ το 90% χάνεται κυρίως με μορφή θερμότητας
Πολλοί από τους κύκλους αυτούς πρέπει να γίνονται με μικρές διακυμάνσεις στις τιμές παραμέτρους τους είτε όσον αφορά την ύλη ή την ενέργεια ώστε να διατηρείται μια διαρκής δυναμική ισορροπία
Έτσι λειτουργούν ρυθμιστικοί μηχανισμοί που ελέγχουν την πορεία τους και την παρουσία των συστατικών στα διάφορα στάδια, όπως και τις ενεργειακές διακυμάνσεις.
Οι συνθήκες του άβιου περιβάλλοντος (θερμοκρασία, φως κ.ά.) μεταβάλλονται διαρκώς, όπως αλλάζει και ο αριθμός των ατόμων των διάφορων πληθυσμών που ζουν σε αυτό. Όσο όμως οι μεταβολές κυμαίνονται μέσα σε κάποια όρια, η ισορροπία μπορεί να αποκαθίσταται
Ένα παράγειγμα από την βιολογία είναι η ισορροπία στοιχείων σε ένα λιβάδι.
Στο οικοσύστημα αυτό, αν αυξηθεί π.χ. υπερβολικά το διοξείδιο του άνθρακα θα επιταχυνθεί η φωτοσύνθεση θα αυξηθούν τα φυτά, θα αυξηθεί υπερβολικά ο αριθμός των λαγών. Τότε όμως στο λιβάδι θα αυξηθεί και ο αριθμός των των λύκων που θα βρίσκουν περισσότερη τροφή για να επανέλεθι εκ νέου ισορροπία.
Σε πολλές περιπτώσεις η νέα ισορροπία βρίσκει το οικοσύστημα "κατώτερο" του αρχικού με μειωμένο των αριθμό των ειδών ζωής ή των περιβαλλοντικών παραμέτρων.
Μιλάμε τότε για υποβάθμιση οικοσυστήματος
Λειτουργία των φυσικών κύκλων , ρυθμιστικοί μηχανισμοί στο φυσικό περιβάλλον
- Ομοιόσταση και ομοιοστατικοί μηχανισμοί στο εσωτερικό περιβάλλον των οργανισμών
Είναι εμφανής η αντιστοίχιση της έννοιας της λειτουργίας των ρυθμιστικών μηχανισμών και η καλή λειτουργία στους κύκλους αυτούς με τους ομοιοστατικούς μηχανισμούς και την ομοιόσταση στους οργανισμούς
όπως ορίζεται
Η ικανότητα του οργανισμού να διατηρεί σταθερές τις συνθήκες του εσωτερικού του περιβάλλοντος (θερμοκρασία, συγκεντρώσεις διαφόρων συστατικών, πίεση κ.α.) παρά τις εξωτερικές μεταβολές ονομάζεται Ομοιόσταση και για να επιτευχθεί απαιτείται ενέργεια
Οι ρυθμιστικοί μηχανισμοί με τους οποίους επιτυγχάνεται η ομοιόσταση ονομάζονται ομοιοστατικοί μηχανισμοί.
Οι υποβαθμίσεις των οικοσυστημάτων αλλά και η ανισορρόπηση όλων των κύκλων που αναφέρθηκαν πιθανόν να είναι αποτελέσματα φυσικών παραγόντων αλλά κυρίως είναι αποτέλεσμα ανθρώπινων παρεμβάσεων και ενεργειών που συμβαίνουν
Που οφείλεται η ρύπανση του περιβάλλοντος; Ποιότητα , ποσότητα η δυναμική των ρύπων
Ρύπανση είναι η επιβάρυνση του περιβάλλοντος με κάθε παράγοντα (ρύπο) που έχει βλαπτικές επιδράσεις στους οργανισμούς. Στους ρύπους ανήκουν συγκεκριμένες χημκές ουσίες και διάφορες μορφές ενέργειας όπως η θερμότητα, ο ήχος, οι ακτινοβολίες.
Στις περισσότερες περιπτώσεις, κριτήριο για την απειλή που συνιστά ένας ρύπος δεν είναι τόσο η ποιότητα, όσο ο ρυθμός με τον οποίο προστίθεται σε ένα οικοσύστημα. Για το λόγο αυτό είναι δυνατόν μια ουσία αβλαβής σε μικρές συγκεντρώσεις, να καταστεί απειλητική, αν ο ρυθμός εισαγωγής της στο οικοσύστημα είναι μεγαλύτερος από τον ρυθμό απομάκρυνσής ή αδρανοποίησής της από τους ειδικούς μηχανισμούς αποκατάστασης ισορροπίας που διαθέτουν όλα τα οικοσυστήματα.
ΠΗΓΕΣ
Βιολογία Γ Γενικού Λυκείου
Πέρα από τα όρια D. MEADWS...
https://el.wiktionary.org/wiki/%CE%BF%CE%BC%CE%BF%CE%B9%CF%8C%CF%83%CF%84%CE%B1%CF%83%CE%B7
https://el.wikipedia.org/wiki/%CE%9F%CE%BC%CE%BF%CE%B9%CF%8C%CF%83%CF%84%CE%B1%CF%83%CE%B7
https://nemertes.lis.upatras.gr/jspui/bitstream/10889/10310/1/Kontogiannatou%20MSc.pdf
https://nemertes.lis.upatras.gr/jspui/bitstream/10889/10310/1/Kontogiannatou%20MSc.pdf
https://repository.kallipos.gr/bitstream/11419/6325/1/00_master_document-KOY.pdf
Αυτή διαρκής κίνηση των παραγόντων που γίνεται με τέτοιο τρόπο ώστε να διατηρείται μια ισορροπία δεν είναι στατική, εφόσον υπάρχει μια διαρκής ανακύκλωση της ύλης. ΠΗΓΕΣ