Ответы к экзамену по экологии - файл n1.docx

приобрести
Ответы к экзамену по экологии
скачать (156 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.docx156kb.22.08.2012 15:58скачать

n1.docx

  1   2   3
1. №3 Экология – это наука о взаимоотношениях живых существ между собой и с окружающей их природой, о структуре и функционировании надорганизменных систем.

Термин «экология» в 1866 г. ввел немецкий эволюционист Эрнст Геккель. Э. Геккель считал, что экология должна изучать различные формы борьбы за существование. В первичном значении, экология – это наука об отношениях организмов к окружающей среде (от греч. «oikos» – жилище, местопребывание, убежище).

Экология, как и любая наука, характеризуется наличием собственного объекта, предмета, задач и методов

Объектом экологии являются биологические системы надорганизменного уровня: популяции, сообщества, экосистемы (Ю. Одум, 1986).

Предметом экологии являются взаимоотношения организмов и надорганизменных систем с окружающих их органической и неорганической средой (Э. Геккель, 1870; Р. Уиттекер, 1980; Т. Фенчил, 1987).

Из множества определений предмета экологии вытекает и множество задач, стоящих перед современной экологией:

– Изучение структуры пространственно-временных объединений организмов (популяций, сообществ, экосистем, биосферы).

– Изучение круговорота веществ и потоков энергии в надорганизменных системах.

– Изучение закономерностей функционирования экосистем и биосферы в целом.

– Изучение реакции надорганизменных систем на воздействие разнообразных экологических факторов.

– Моделирование биологических явлений для экологического прогнозирования.

– Создание теоретической основы охраны природы.

– Научное обоснование производственных и социально-экономических программ.

Структура современной экологии

Экология делится на фундаментальную и прикладную. Фундаментальная экология изучает наиболее общие экологические закономерности, а прикладная – использует полученные знания для обеспечения устойчивого развития общества.

Основу экологии составляет биоэкология как раздел общей биологии. «Спасти человека – это, прежде всего, сохранить природу. И здесь только биологи могут привести необходимые аргументы, доказывающие правомерность высказанного тезиса».

Биоэкология (как и любая наука) делится на общую и частную. В состав общей биоэкологии входят разделы:

1. Аутэкология – изучает взаимодействие со средой обитания отдельных организмов определенных видов.

2. Экология популяций (демэкология) – изучает структуру популяций и ее изменение под воздействием экологических факторов.

3. Синэкология – изучает структуру и функционирование сообществ и экосистем.
К общей биоэкологии относятся и другие разделы:

эволюционная экология – изучает экологические механизмы эволюционного преобразования популяций;

палеоэкология – изучает экологические связи вымерших групп организмов и сообществ;

морфологическая экология – изучает закономерности изменения строения органов и структур в зависимости от условий обитания;

физиологическая экология – изучает закономерности физиологических изменений, лежащих в основе адаптации организмов;

биохимическая экология – изучает молекулярные механизмы приспособительных преобразований в организмах в ответ на изменение среды;

математическая экология – на основании выявленных закономерностей разрабатывает математические модели, позволяющие прогнозировать состояние экосистем, а также управлять ими.

4 Законы Коммонера
Видный американский эколог барри Коммонер обобщил системность в экологии в виде четырех законов под названием "коммонера", которые в настоящее время приводятся практически в любом пособии по экологии. Их соблюдение - обязательное условие любой деятельности человека в природе. Эти законы являются следствием тех основных принципов общей теории жизни, о которых говорилось в предыдущих главах.

1 законы коммонера: Все связано со всем. Любое изменение, совершаемые человеком в природе, вызывает цепь последствий, как правило неблагоприятных.
По сути дела, это одна из формулировок принципа единства Вселенной. Надежды на то, что какие-то наши действия, особенно в сфере современного производства, не вызовут серьезных последствий, если мы проведем ряд экозащитных мероприятий, во многом утопичны. Это способно лишь несколько успокоить ранимую психику современного обывателя, отодвигая в будущее более серьезные изменения в природе. Так мы удлиняем трубы наших ТЭЦ, считая, что при этом вредные вещества более равномерно рассеются в атмосфере и не приведут к серьезным отравлениям среди окрестного населения. И действительно, кислотные дожди, вызванные повышенной концентрацией в атмосфере соединений серы, могут пройти совсем в другом месте и даже в другой стране. Но нашим домом является вся планета. Рано или поздно мы столкнемся с ситуацией, когда длина трубы уже не будет играть существенной роли.

2 законы коммонера: Все должно куда-то деваться. Любое загрязнение природы возвращается к человеку в виде "экологического бумеранга".
Энергия не исчезает, а куда-то переходит загрязнители, попадающие в реки, в конечном счете оказываются в моря и океанах и с их продуктами возвращаются к человеку.

3 законы коммонера: Природа знает лучше. Действия человека должны быть направлены не на покорение природы и преобразование ее в своих интересах, а на адаптацию к ней.

Это одна из формулировок принципа оптимальности. В совокупности с принципом единства Вселенной он приводит к тому, что Вселенная в целом предстает как единый живой организм. То же можно сказать и о системах более низких иерархических уровней, таких как планета, биосфера, экосистема, многоклеточное существо и т.п. Любые попытки внести изменения в отлаженный организм природы, чреваты нарушением прямых и обратных связей, посредством которых реализуется оптимальность внутренней структуры данного организма. Деятельность человека только тогда будет оправдана, когда мотивация наших поступков будет определяться в первую очередь той ролью, для выполнения которой мы были созданы природой, когда потребности природы будут иметь для нас большее значение, чем личные нужды, когда мы будем в состоянии во многом безропотно ограничить себя во благо процветания планеты.

4 законы коммонера: Ничего не дается даром. Если мы не хотим вкладывать средства в охрану природы, то придется платить здоровьем, как своим, так и потомков.

Вопрос об охране природы очень сложен. Ни одно наше воздействие на природу не проходит бесследно, даже если выполнены, казалось бы, все требования экологической чистоты. Хотя бы потому, что развитие экозащитных технологий требует высококачественных источников энергии, и высококачественные исполняемые законы. Даже если сама энергетика перестанет загрязнять атмосферу и гидросферу вредными веществами, все равно остается нерешенным вопрос теплового загрязнения. Согласно второму закону термодинамики, любая порция энергии, претерпев ряд превращений, рано или поздно перейдет в тепло. Пока еще мы не в силах состязаться с Солнцем по количеству поставляемой на Землю энергии, но наши силы растут. Мы горим желанием открыть новые источники энергии. Как правило мы высвобождаем энергию, накопленную когда-то разными формами вещества. Это гораздо дешевле, чем улавливать рассеянную энергию Солнца, но напрямую ведет к нарушению теплового баланса планеты. Не случайно средняя температура в городах на 2-3 (а иногда и больше) градуса выше, чем за пределами города в той же местности. Рано или поздно этот “бумеранг” к нам вернется.

5 Сорок процентов людей в мире умирают из-за загрязнения окружающей среды, а именно воды, почвы и воздуха. Эти экологические проблемы вкупе с быстрым приростом населения приводят к увеличению числа заболеваний, сообщается в пресс-релизе Корнелльского университета.

К такому выводу пришел профессор Дэвид Пайментел (David Pimentel), который с группой аспирантов проанализировал около 120 печатных работ, посвященных влиянию демографических и экологических факторов (загрязнение окружающей среды) на распространенность болезней.

Вот к каким поистине жутким выводам они пришли:

  1. От голода ежегодно умирает шесть миллионов детей, а кроме того, недоедание ослабляет организм и является косвенной причиной многих смертей от ОРЗ, малярии и других болезней. 57 процентов населения Земли (3,7 миллиардов человек) страдают от голода (в 1950 году голодали 20 процентов из 2,5 миллиардов).

  2. В городах часто не соблюдаются санитарные нормы и слишком высока плотность населения, что может привести к вспышкам таких заболеваний как корь и грипп. Примерно половина всего человечества живет в городах.

  3. Загрязнение воды приводит к размножению малярийных комаров, из-за чего ежегодно умирает около двух миллионов человек. Нехватку чистой воды испытывают более миллиарда человек при том, что 80 процентов всех инфекционных заболеваний передается через воду.

  4. Загрязнение почвы приводит к тому, что отравляющие вещества поглощаются человеком вместе с пищей и водой.

  5. Загрязнение воздуха ядовитыми выбросами в атмосферу вызывают рак, врожденные патологии, нарушения работы иммунной системы. Это убивает около трех миллионов человек в год.

6 Международное сотрудничество в деле охраны природы.

Ни одна страна в мире, как бы богата и развита она ни была, не в состоянии решить свои экологические проблемы в одиночку. Нужны четкие согласованные усилия всех государств, координация их действий на международно-правовой основе, чтобы обеспечить выход мирового сообщества из экологического кризиса. Природа всеобща и едина, она не знает государственных границ. Поэтому нарушение в экосистеме одной страны неминуемо вызывает цепную реакцию в соседних странах, сопредельных. Объектами международно-правовой охраны окружающей природной среды признаны ближний космос, воздушный бассейн, Мировой океан, озоновый экран, Антарктида, климат, разделяемые международные ресурсы, редкие и исчезающие растения и животные и многое другое.

Глобальные экологические проблемы обострились после Второй мировой войны. Для их решения в 1948 г. был образован Международный союз охраны природы и природных ресурсов (МСОП).

Первоочередной задачей МСОП являлось составление Красных книг – списков редких и находящихся под угрозой исчезновения видов. В 1963-1966 гг. была издана первая Международная Красная книга.

В 1980 г. Международным союзом охраны природы и природных ресурсов была разработана «Всемирная стратегия охраны природы».

В материалах Всемирной стратегии отмечается, что одной из глобальных экологических проблем является проблема питания: 500 млн. человек систематически недоедают. Труднее учесть число людей, не получающих полноценного питания, сбалансированного по белкам, витаминам и микроэлементам.

Всемирная стратегия сформулировала первоочередные задачи охраны природы:

– Поддержание главных экологических процессов в экосистемах.

– Сохранение генетического разнообразия.

– Долгосрочное рациональное использование видов и экосистем.

В 1992 г. в Рио-де-Жанейро состоялась конференция Организации Объединенных Наций по окружающей среде и развитию. На этой конференции был принят ряд документов, подписанных представителями 179 государств:

– Программа действий: Повестка дня на XXI век.

– Заявление о принципах в отношении лесов.

– Конвенция ООН об изменении климата.

– Конвенция о биологическом разнообразии.

В материалах Конвенции о биологическом разнообразии отмечается, что «...разнообразие важно для эволюции и сохранения систем жизнеобеспечения биосферы». Для сохранения систем жизнеобеспечения биосферы необходимо сохранение всех форм биологического разнообразия: «Страны, которые присоединяются к Конвенции, должны определять компоненты биологического разнообразия, ...осуществлять контроль за видами деятельности, которые могут оказать вредное воздействие на биологическое разнообразие».

В 1995 г. в Софии на конференции министров окружающей среды европейских стран была принята Общеевропейская стратегия сохранения биологического и ландшафтного разнообразия.

Принципы Общеевропейской стратегии сохранения биологического и ландшафтного разнообразия природы:

– Охрана наиболее уязвимых экосистем.

– Охрана и восстановление нарушенных экосистем.

– Охрана территорий с наибольшим видовым разнообразием.

– Сохранение эталонных природных комплексов.

Экологическое законодательство Российской Федерации

В нашей стране существует ряд уровней экологического законодательства. Основу экологического законодательства РФ составляют положения Конституции Российской Федерации: о праве на благоприятную окружающую среду, на достоверную информацию о ее состоянии, об обязанности бережно относиться к природным богатствам.

В соответствии с Конституцией принимаются соответствующие законы РФ, Указы Президента РФ и постановления Правительства РФ, Законы и подзаконные акты на уровне субъектов РФ, Декларации общественно-экологических организаций, имеющие рекомендательный характер. В настоящее время на территории России действуют следующие законы, направленные на охрану окружающей среды:
Закон РФ «Об охране окружающей природной среды» (1991 г.).

Этот закон является базовым актом в области экологии и содержит все основные разделы, связанные с экологическим законодательством: основные принципы и объекты охраны окружающей среды, право граждан на здоровую и благоприятную окружающую среду, экономический механизм охраны среды, нормирование качества окружающей среды, особо охраняемые природные территории и объекты, экологический контроль и т.д.

– Земельный кодекс

– Водный кодекс

– Лесной кодекс

– Закон РФ «О недрах»

– Закон РФ «Об охране атмосферного воздуха»

– Закон РФ «Об экологической безопасности»

– Закон РФ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения»

– Закон РФ «О животном мире»

В то же время, один из основных принципов охраны окружающей среды гласит: «Мыслить глобально – действовать локально». Это означает, что каждый человек несет личную ответственность за решение глобальных экологических проблем.

7Пока нерешенных проблем в этой области очень много и среди них одна из центральных - выявление предельно допустимых уровней техногенных воздействий на геологическую среду и ее отдельные компоненты - почвы, горные породы, подземные воды, рельеф территории и развитые на ней геологические процессы, изменение которых влияет на различные экосистемы [2, 7]. Основная задача заключается в том, чтобы научиться правильно прогнозировать экологические последствия тех или иных техногенных воздействий на литосферу, а следовательно, научиться предотвращать негативные экологические процессы и тем самым влиять на разразившийся глобальный экологический кризис. Немалую роль в решении этой проблемы должен сыграть экологический мониторинг геологической среды - система постоянных наблюдений, контроля, оценки, прогноза и управления состоянием геологической среды с целью обеспечения ее экологических функций [4].

Вопрос экологической безопасности при добыче полезных ископаемых в целом, нефти и газа в частности, давно является камнем преткновения между экологами и нефтяниками. Изменения, которые провоцирует нефте- и газодобыча, приводят нередко к необратимым процессам в экологии местности, а масштабы наносимого природе урона огромны. Поэтому действия геологоразведочных компаний происходят в тесном взаимодействии со службами экологического надзора, а также в геологию внедряются современные технологии для более эффективной и безопасной работы.

Известно, что добыча любых полезных ископаемых из недр земли предполагает внедрение человека в земную кору. При этом повреждается растительный покров, теряются большие площади плодородных земель, увеличивается в разы антропогенная нагрузка на всю экосистему региона. Вследствие выемки огромных объемов породы на глубине 2,5-6 км, в толще земной коры образуются подземные резервуары. Их образование часто приводит к изменению рельефа местности, а в редких случаях даже к техногенным стихийным бедствиям, в то время как неиспользованная порода порой занимает полезные площади сельскохозяйственных земель. Недостаток новых технологий, позволяющих минимизировать экологические потери от добычи ископаемых, постепенно восполняется, в этом направлении активно проводятся исследования, направленные на совершенствование традиционных технологий добычи.

Важным аспектом экологической безопасности также является безопасность транспортировки полезных ископаемых. Как известно, трубопроводный транспорт представляет собой меньшую опасность для экологии, нежели железнодорожный или автомобильный, однако трубопроводы протяженностью на многие тысячи километров - потенциально опасный объект для окружающей среды. Аварийные ситуации на трубопроводах и месторождениях всегда имеют место быть, поэтому от того, насколько грамотно организована добыча и транспортировка нефти и газа, зависит экологическая безопасность в регионе. Поэтому для безопасности важно понимание необходимости предотвращения аварийных ситуаций в плане проводимой профилактики состояния систем трубопроводов.

И, конечно же, затрагивая такие наболевшие темы экологической безопасности, невозможно не вспомнить о проблеме утилизации попутного нефтяного газа. Сейчас эта проблема актуальна практически для любой нефтедобывающей компании. Попутный нефтяной газ, залегающий вместе с нефтью, на данный момент не осваивается, утилизация его происходит путем сжигания в факелах. Загрязнения атмосферы продуктами горения газа возможно избежать, направив газ на производственные нужды потребителей или самой компании. Однако этот вопрос пока находится на стадии обсуждения, поскольку сооружение транспортной системы для попутного газа требует серьезных вложений. Тем не менее, вопрос утилизации попутного газа в России может быть решен уже в ближайшее время, для этого принимаются соответствующие законопроекты на высшем уровне для сохранения экологической безопасности регионов нефтегазодобычи. Для России это представляет крайне важный шаг, поскольку добыча углеводородов производится в том числе на территории Крайнего Севера, наиболее уязвимого для антропогенного воздействия.

№9 Биосфера — область распространения жизни, охватывающая часть земного пространства — нижние слои атмосферы, гидросферу, литосферу (поверхность суши, почву).

  1. Особь – наименьшая неделимая единица биологического вида.

  2. ПОПУЛЯЦИЯ (ср.-век. лат. pupulatio, от лат. populus — народ, население), в биологии — совокупность особей одного вида, длительно занимающая определенное пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений. В современной биологии популяция рассматривается как элементарная единица процесса эволюции, способная реагировать на изменения среды перестройкой своего генофонда. Термин популяция» употребляют также по отношению к каким-либо группам клеток и в антропологии.

  3. Вид- структурная и классификационная единица в системе живых организмов; Совокупность популяций особей, способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства , обладающих рядом общих морфо-физиологических признаков, населяющих определенный ареал, обособленных от других нескрещиваемостью в природных условиях.

  4. Сообщество (биоценоз) – совокупность растений и животных населяющих участок обитания.

  5. Экосистема (биогеоценоз) – совокупность сообщества и среды обитания.

10 Биосфера — область распространения жизни, охватывающая часть земного пространства — нижние слои атмосферы, гидросферу, литосферу (поверхность суши, почву). В этих пределах сосредоточена жизнь и проявляется геологическая деятельность растений, животных, микроорганизмов, а на последнем этапе истории Земли — и человека. В составе биосферы выделяют живое вещество (совокупность организмов и их остатков) и косное вещество (физическая среда обитания). Определенные группы организмов оказывают то или иное влияние на окружающую среду. Например, зеленые растения обогащают ее (при фотосинтезе) кислородом, животные (при дыхании) — диоксидом углерода; растения извлекают громадные массы углерода из атмосферы, а микроорганизмы, разлагая органическое вещество, возвращают большую часть его обратно и т. д.
Живая оболочка Земли толщиной 20—40 км включает полностью гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы (рис. 98). В верхнем твердом слое Земли — литосфере — проникновение жизни вглубь ограничено высокой температурой и давлением, отсутствием света. Атмосфера простирается над Землей на высоту свыше 1000 км и включает тропосферу (до 15 км над Землей), стратосферу (высотой до 90—100 км) и ионосферу. В пределах атмосферы ограничивающими факторами служат излучения, недостаток влаги, кислорода, низкие температуры. Жизнь здесь возможна в пределах тропосферы я то лишь для некоторых представителей, временно переместившихся из других областей биосферы (летающие формы, бактерии, споры, пыльца растений).
Следующая оболочка Земли — гидросфера объединяет океаны, моря, озера, реки и составляет 70,8% всей поверхности Земли. В океанах некоторые формы жизни проникают на глубину до 10 км, ограничивающими факторами являются давление толщи воды, отсутствие света и особенности газового состава.
№11 Гидросфера как среда жизнедеятельности.

Гидросфера вместе с ее населением играет большую роль в жизни человека, которая с прогрессом цивилизации непрерывно возрастает. Водоемы все интенсивнее используют для питьевого и технического водоснабжения как рыбохозяйственные угодья и зоны рекреации, для для целей энергетики и навигации и во многих других отношениях. Поэтому по мере освоения гидросферы все большее значение приобретает ее биологическое изучение в интересах оптимизации природопользования и охраны среды. Этими вопросами занимается гидробиология.

Население гидросферы по числу видов (более 250000) заметно уступает наземному из-за необычайного богатства в нем фауны и насекомых. Иная картина получается если сравнение вести по классам. Например, из 33-х классов растений, 18 видов -гидрофиты. Эти данные рассматриваются как доказательство того, что жизнь зародилась не в воздушной, а в водной среде.

Одна из характерных особенностей водного населения -резкое преобладание зомассы над фитомассой, в то время как на Земле наблюдается обратная картина.

Биомасса в различных районах Мирового океана колеблется в очень широких пределах. Так в верхнем 100-метровом слое в районе экватора биомасса составляет около 500 мг/м3 и более, а в водах Субарктики и Субантарктики соответственно 100-300 мг/м. [1.]

Фитобеноз состоит в основном из бурых, красных и зеленых водорослей, а также некоторых цветковых растений.

Зообеноз в наибольшей степени представлен простейшими, кишечнополостными, ракообразными, головоногими и рыбами. Планктон по видовому составу в основном представлен ракообразными.

Флора и фауна Мирового океана с продвижением в глубь по числу видов и численности значительно обедняются. Это связано с ухудшением условий обитания. Основным источником пищи глубоководных является скопление органических веществ на дне.

Континентальные водоемы могут быть искусственными и естественными. В подавляющем большинстве континентальные водоемы пресные, что и определяет видовой состав их населения. Население рек характеризуется значительным видовым разнообразием. Из отдельных экологических групп значительного обилия в реках достигают планктон, бентос и нектон. Численность бактерий в речной воде значительно меняется по сезонам, обнаруживая максимум в период паводка. Заметно повышается численность бактерий в реках ниже очагов загрязнения органическими веществами. Количество планктона в реках на протяжении года значительно меняется, падая до минимума зимой и во время половодья вследствие разбавления талыми водами, почти не содержащими каких - либо организмов. От весны к лету благодаря размножению количество планктона значительно увеличивается. Бентос преимущественно представляется животными; донные растения обильны только в реках с прозрачной водой. Образованию прибрежной растительности мешает размыв берегов и половодья.

На видовой состав озер оказывают влияние: географическое положение, происхождение и особенности гидрологического режима. Нектон и планктон в озерах представлены богаче, чем в других континентальных водоемах. На поверхности пленки: клопы-водомерки, мухи, на нижней поверхности -жуки и клопы, личинки комаров и т.п. Нектон представлен почти исключительно рыбами. В больших озерах (Байкал, Ладожское) обитют несколько видов тюленей. Северные и высокогорные озера богаты ласосевыми рыбами.

Население болот отличается бедностью как по видовому составу, так и в количественном отношении. Отрицательное значение в этом отношении имеет малая концентрация кислорода и повышенная кислотность. Растительность болот представлена в основном зелеными мхами, осоками, хвощами, вейниками, тростниками и т.п.

16Биосфера - гигантская экологическая система, в которой че-ловек выступает и как ее частица и как ее преобразователь. Ко-нечная цель человека - управление всеми процессами в биосфе-ре, преобразование ее в ноосферу - сферу разума.

Основной особенностью живого существа является, кроме клеточной деятельности и передачи информации, способ исполь-зования энергии. Живые существа улавливают энергию космоса в виде солнечного света, удерживают ее в виде энергии сложных органических соединений (биомасса), передают ее друг другу и трансформируют в другие виды энергии (механическую, электри-ческую, тепловую). Неживые вещества преимущественно рассеи-вают энергию.

Живое вещество, биосфера, преобразует энергию Солнца в свободную энергию, способную совершать работу. Работа, производимая жизнью, состоит в переносе и перераспределении химических элементов в биосфере.

Все почвы и минералы поверхности (чернозем, глина, извест-няк, руда, месторождение углей и нефти) образовались под воз-действием жизни.

Преобразование энергии в организмах основано на разнице температуры и других принципах. Живые существа следует рас-сматривать как химические машины, где химическая энергия преобразуется в другие виды энергии.

Другая особенность живых организмов - это их способность к самовоспроизведению. Итак, к особенностям функционирования живых существ относятся:

* способность к самовоспроизведению;

* способность образования полимерных оболочек, ограж-дающих живое вещество от косной среды;

* способность аккумулировать и передавать химическую энергию, а также осуществлять химические реакции в нормаль-ных условиях температуры и давления без образования побочных продуктов. Жизнь на Земле идеально экологична.

В заключение остановимся на эволюции биосферы - самой большой экосистемы Земли. На первом этапе (примерно 3 млрд лет тому назад) происходило образование органического вещест-ва в результате синтеза в абиотических процессах. Атмосфера Земли состояла из водорода, азота, окиси углерода, метана; со-держала вредный для жизни хлор и пр., не содержала кислорода. Ультрафиолетовое излучение (озона тогда не было) вызвало хи-мическую реакцию, в результате которой появились аминокисло-ты - сложные молекулы органических веществ. Сформировались анаэробные организмы, которые находились под водой.

17Экологическая система - основная функциональная единица экологии, включающая в себя живые организмы (биоценоз) и среду обитания (экотоп), причем каждая из этих частей влияет на другую и обе необходимы для поддержания жизни.

Экосистемы представляют собой основные природные единицы на поверхности Земли. Это не только комплекс живых организмов, но и все сочетания физических факторов. Всюду, где можно наблюдать отчетливое единство растений и животных, объединенных отдельным участком окружающей среды, говорят об экологической системе.

Понятие экосистемы не ограничивается какими-то признаками ранга, размера, сложности и происхождения. Поэтому оно применимо как к относительно простым искусственным (аквариум, теплица, пшеничное поле), так и к сложным естественным комплексам организмов и среды их обитания (озеро, лес, океан).

В состав экосистемы входят неживые и живые компоненты.

Неживые (абиотические) компоненты:

1) неорганические вещества (N2, C02, Н2О и др.), включающиеся в природные круговороты;

органические соединения (углеводы, белки, аминокислоты, гумусовые вещества и др.), связывающие биотическую и абиотическую части экосистем;

климатический режим (освещенность, температура, влажность и другие физические факторы).

Живые (биотические) компоненты экосистем:

1) продуценты - автотрофные (самостоятельно питающиеся) организмы, главным образом, зеленые растения, которые создают органические вещества из простых неорганических веществ. Автотрофы составляют основную массу всех живых существ и полностью отвечают за образование всего нового органического вещества в любой экосистеме, т.е. являются производителями продукции,

макроконсументы (консументы 1, 2 и т.д. порядка) - гетеротрофные (питающиеся другими) организмы, главным образом, животные, которые поедают растения и другие организмы. В отличие от автотрофов продуцентов, гетеротрофы выступают как потребители и разрушители органических веществ,

микроконсументы (редуценты) - гетеротрофные организмы, преимущественно бактерии и грибы, которые разрушают сложные соединения мертвой протоплазмы, поглощают некоторые продукты разложения и высвобождают неорганические питательные вещества, пригодные для использования продуцентами.

18 Свет как экологический фактор

Солнечное излучение является основным источником энергии для всех процессов, происходящих на Земле. В спектре солнечного излучения можно выделить три области, различные по биологическому действию: ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную. Ультрафиолетовые лучи с длиной волны менее 0,290 мкм губительны для всего живого, но они задерживаются озоновым слоем атмосферы. До поверхности Земли доходит лишь небольшая часть более длинных ультрафиолетовых лучей (0,300 - 0,400 мкм). Они составляют около 10% лучистой энергии. Эти лучи обладают высокой химической активностью - при большой дозе могут повреждать живые организмы. В небольших количествах, однако, они необходимы, например, человеку: под влиянием этих лучей в организме человека образуется витамин Д, а насекомые зрительно различают эти лучи, т.е. видят в ультрафиолетовом свете. Они могут ориентироваться по поляризованному свету.

Видимые лучи с длиной волны от 0,400 до 0,750 мкм (на их долю приходится большая часть энергии - 45% - солнечного излучения), достигающие поверхности Земли, имеют особенно большое значение для организмов. Зеленые растения за счет этого излучения синтезируют органическое вещество (осуществляют фотосинтез), которое используют в пищу все остальные организмы. Для большинства растений и животных видимый свет является одним из важных факторов среды, хотя есть и такие, для которых свет не является обязательным условием существования (почвенные, пещерные и глубоководные виды приспособления к жизни в темноте). Большинство животных способны различать спектральный состав света - обладать цветовым зрением, а у растений цветки имеют яркую окраску для привлечения насекомых-опылителей.

Инфракрасные лучи с длиной волны более 0,750 мкм глаз человека не воспринимает, но они являются источником тепловой энергии (45% лучистой энергии). Эти лучи поглощаются тканями животных и растений, вследствие чего ткани нагреваются. Многие хладнокровные животные (ящерицы, змеи, насекомые) используют солнечный свет для повышения температуры тела (некоторые змеи и ящерицы являются экологически теплокровными животными). Световые условия, связанные с вращением Земли, имеют отчетливую суточную и сезонную периодичность. Почти все физиологические процессы у растений и животных имеют суточный ритм с максимумом и минимумом в определенные часы: например, в определенные часы суток цветок у растений открывается и закрывается, а у животных возникли приспособления к ночной и дневной жизни. Длина дня (или фотопериод), имеет огромное значение в жизни растений и животных.

Растения, в зависимости от условий обитания, адаптируются к тени - теневыносливые растения или, напротив, к солнцу - светолюбивые растения (к примеру, хлебные злаки). Однако сильное яркое солнце (яркость выше оптимальной) подавляет фотосинтез, поэтому в тропиках трудно получить высокий урожай культур, богатый белком. В умеренных зонах (выше и ниже экватора) цикл развития растений и животных приурочен к сезонам года: подготовка к изменению температурных условий осуществляется на основе сигнала - изменения длины дня, которая в определенное время года в данном месте всегда одинакова. В результате этого сигнала включаются физиологические процессы, приводящие к росту, цветению растений весной, плодоношения летом и сбрасывания листьев осенью; у животных - к линьке, накоплению жира, миграции, размножению у птиц и млекопитающих, наступлению стадии покоя у насекомых. Изменение длины дня животные воспринимают с помощью органов зрения. А растения - с помощью специальных пигментов, расположенных в листьях растений. Раздражения воспринимаются с помощью рецепторов, вследствие чего происходит ряд биохимических реакций (активация ферментов или выделение гормонов), а затем проявляются физиологические или поведенческие реакции.

Изучение фотопериодизма растений и животных показало, что реакция организмов на свет основана не просто на количестве получаемого света, а на чередовании в течение суток периодов света и темноты определенной длительности. Организмы способны измерять время, т.е. обладают “биологическими часами” - от одноклеточных до человека. “Биологические часы” - также управляются сезонными циклами и другими биологическими явлениями. “Биологические часы” определяют суточный ритм активности как целых организмов, так и процессов, происходящих даже на уровне клеток, в частности клеточных делений.

№20 Классификация экологических факторов.

С экологических позиций среда - это природные тела и явления, с которыми организм находится в прямых ли косвенных отношениях. Окружающая организм среда характеризуется огромным разнообразием, слагаясь из множества динамичных во времени и пространстве элементов, явлений, условий, которые рассматриваются в качестве факторов.

Экологический фактор - это любое условие среды, способное оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы. В свою очередь организм реагирует на экологический фактор приспособительными реакциями.

Экологические факторы среды, с которыми связан любой организм, делятся на 2 категории:

1) Факторы неживой природы (абиотические)

2) Факторы живой природы (биотические)

Абиотические:

• климатические (свет, влага, давление, температура, движение воздуха)

• почвенные ( состав, влагоемкость, плотность, воздухопроницаемость)

• орографические (рельеф, высота над уровнем моря, экспозиция склона)

• химические (составы газового воздуха , солевой состав воды, кислотность)

Биотические:

• фитогенные (растения)

• зоогенные (животные)

• микробиогенные (вирусы, бактерии)

• антропогенные (деятельность человека).

Абиотические факторы наземной среды.

1) Лучистая энергия солнца.

Солнечная энергия - основной источник энергии на Земле, основа существования живых организмов (процесс фотосинтеза).

Количество энергии у поверхности Земли -21*10кДж (солнечная постоянная) - на экваторе. Уменьшается к полюсам примерно в 2,5 раза. Также количество солнечной энергии зависит от периода года, продолжительности дня, прозрачности атмосферного воздуха (чем больше пыли, тем меньше солнечной энергии). На основе радиационного режима выделяют климатические пояса (тундра, леса, пустыни и т. д.) (солнечная радиация).

2) Освещение.

Определяется годовой суммарной солнечной радиацией, географическими факторами (состояние атмосферы, характер рельефа и т. д.). Свет необходим для процесса фотосинтеза, определяет сроки цветения и плодоношения растений. Растения подразделяются на:

• светолюбивые - растения открытых, хорошо освещаемых мест.

• тенелюбивые - нижние ярусы лесов (зеленый мох, лишайник).

• тепловыносливые - хорошо растут на свету, но и переносят затенение. Легко подстраиваются под световой режим.

Для животных световой режим не является таким необходимым экологическим фактором, но он необходим для ориентации в пространстве. Поэтому различные животные имеют различную конструкцию глаз. У беспозвоночных - самая примитивная, у других - очень сложная. У постоянных обитателей пещер может отсутствовать. Гремучие змеи видят ИК часть спектра, поэтому охотятся ночью.

3) Температура:

Один из важнейших абиотических факторов, прямо или косвенно влияющий на живые организмы.

Температура непосредственно влияет на жизнедеятельность растений и животных, определяя их активность и характер существования в конкретных ситуациях. Особенно заметное влияние оказывает t на фотосинтез, обмен веществ, потребление пищи, двигательную активность и размножение. Например, у картофеля максимальная продуктивность фотосинтеза при +20°С, а при t = 48°С полностью прекращается.

В зависимости от характера теплообмена с внешней средой организмы делятся:

• Организмы, t тела= t окр. среды, т.е. меняется в зависимости от t окр. среды, нет механизма терморегуляции (эффективного) (растения, рыбы, рептилии...). Растения понижают t за счет интенсивного испарения, при достаточном снабжении водой в пустыне - уменьшается t листьев на 15°С.

• Организмы с постоянной t тела (млекопитающие, птицы), более высокий уровень обмена веществ. Существует теплоизоляционный слой (мех, перья, жир), t=36-40°C.

• Организмы с постоянной t (еж, барсук, медведь), период активности - const t тела, зимняя спячка -значительно уменьшается (низкие потери энергии).

Также выделяют организмы, способные переносить колебания t0 в широких пределах (лишайники, млекопитающие, северные птицы) и организмы, существующие только при определенных t0 (глубоководные организмы, водоросли полярных льдов).

4) Влажность атмосферного воздуха.

Наиболее богаты влагой нижние слои атмосферы (до высоты 2 км), где концентрируется до 50 всей влаги, количество водяного пара, содержащегося в воздухе, зависит от t воздуха.

5) Атмосферные осадки.

Это дождь, снег, град и т.д. Осадки определяют перемещение и распространение вредных веществ в окружающей среде. В общем кругообороте воды наиболее подвижны именно атмосферные осадки, т.к. объем влаги в атмосфере меняется 40 раз за год. Основными условиями возникновения осадков являются: t воздуха, движение воздуха, рельеф.

Существуют следующие зоны в распределении осадков по земной поверхности:

• Влажная экваториальная.

Осадков более 2000 мм/год, например, бассейны рек Амазонка, Конго. Максимальное количество осадков - 11684 мм/год - о. Кауан (Гавайские о-ва), 350 дней в году дождь. Здесь располагаются влажные экваториальные леса - самый богатый тип растительности (более 50 тысяч видов).

Сухая зона тропического пояса.

Осадков менее 200 мм/год. Пустыня Сахара и т.д. Минимальное количество осадков - 0,8 мм/год -пустыня Атакама (Чили, Южная Америка).

Влажная зона умеренных широт. Осадков более 500 мм/год. Лесная зона Европы и Северная Америка, Сибирь.

Полярная область.

Незначительное количество осадков до 250 мм/год (низкая t воздуха, низкое испарение). Арктические пустыни с бедной растительностью.

6) Газовый состав атмосферы.

Состав ее практически постоянен и включает: N-78%, 0-20,9%, СО, аргон и другие газы, частицы воды, пыль.

7) Движение воздушных масс (ветер).

Максимальная скорость ветра примерно 400 км/час -ураган (штат Нью-Гемпшир, США).

Ветровой напор - направление ветра в сторону меньшего давления. Ветер переносит примеси в атмосфере.

8) Давление атмосферы.

760 мм ртутного столба или 10 кПа.

Абиотические факторы почвенного покрова.

Почва - это поверхностный слой земной коры, который образуется и развивается в результате взаимодействия растений, животных, микроорганизмов, горных пород и является самостоятельной экосистемой.

Важнейшим свойством почвы является плодородие, т.е. способность обеспечивать рост и развитие растений. Это свойство представляет исключительную ценность для жизни человека и других организмов. Почва является составной частью биосферы и энергии в природе, поддерживает газовый состав атмосферы.

Состав почвы: твердые частицы, жидкость (вода), газы (воздух- О, СО), растения, животные, микроорганизмы, гумус.

Толщина почвы; 0,5м - тундра, горы; 1,5м - на равнинах.

1 см почвы образуется примерно за 100 лет.

Типы почв:

1. Арктические и тундровые (гумус до 1 -3 %)

2. Подзолистые (хвойные леса, гумус до 4-5 %).

3. Черноземы (степь, гумус до 10 %).

4. Каштановые (в сухих степях, гумус до 4%).

5. Серо-бурые (пустыни субтропические пояса, гумус 1-1,5%).

  1. Красноземы (влажный субтропический лес, гумус до 6 %).

Гумус - органическое вещество почвы, образующееся в результате биохимического разложения растительных и животных остатков, которое накапливается в верхнем слое почвы. Главный источник питания растений. В гумусе также накапливаются микроэлементы. В процессе эксплуатации почв количество гумуса уменьшается, поэтому необходимо вносить различные удобрения.

Физические свойства:

1. Механический состав - содержание частиц различного диаметра.

2. Плотность.

3. Теплоемкость, теплопроводность.

4. Влагоемкость, влагопроницаемость (у песка выше влагопроницаемость, у глины - влагопроницаемость).

5. Аэрация - способность насыщения почвы воздухом (рыхление почвы).

Химические свойства:

1. Химический состав:

2. Кислотность

3. Содержание вредных веществ (пестициды, тяжелые металлы и т.д.)

Влияние кислотности на растения:

• Обитают на кислых почвах (рН < 6,7) карликовая береза, хвощ, некоторые мхи

• Нейтральные (рН 6,7 - 7,0) большинство культурных растений

• На щелочных почвах (рН > 7,0) степные и пустынные растения (лебеда, полынь...)

• Могут расти на любой почве (ландыш, вьюн, земляника лесная)

Абиотические факторы водной среды.

Водная оболочка Земли называется гидросферой, и включает океаны, моря, реки, озера, болота, ледники и т. д. Вода занимает преобладающую часть биосферы Земли (71 % земной поверхности). Средняя глубина - 3554м, вес 0,022 % веса планеты, площадь - 1350 млн. кв. км -океаны, 35 млн. кв. км - пресные воды.

Абиотические факторы водной среды - это физические и химические свойства воды как среды обитания живых организмов.

Физические свойства:

1. Плотность.

Плотность как экологический фактор определяет условия передвижения организмов, причем некоторые из них (головоногие моллюски, ракообразные и т.д.), обитающие на больших глубинах, могут переносить давление до 400 - 500 атмосфер. Плотность воды также обеспечивает возможность опираться на нее, что особенно важно для бесскелетных форм (планктон).

2. Температура.

Изменение t° в зависимости от глубины и колебания (суточные и сезонные).

Температурный режим водоемов более устойчив, чем на суше, что связано с высокой теплоемкостью воды. Например, колебания t° верхних слоев океана -10-15°С, более глубокие слой 3 -4°С.

3. Световой режим.

Играет важную роль в распределении водных организмов. Водоросли в океане обитают в освещаемой зоне, чаще всего на глубине до 40 м, если прозрачность воды велика, то и до 200 м. У Багамских островов обнаружены водоросли на глубине 265 м, а туда доходит всего 5*10-6 солнечной радиации.

С глубиной меняется и окраска животных. Наиболее ярко и разнообразно окрашены обитатели мелководной части океана. В глубоководной зоне распространена красная окраска, здесь она воспринимается, как черный цвет, что позволяет животным скрываться от врагов. В наиболее глубоководных районах Мирового океана в качестве источника света организмы используют свет, испускаемый живыми существами (биолюминесценция).

4. Подвижность - постоянное перемещение водных масс в пространстве.

5. Прозрачность.

Зависит от содержания взвешенных частиц. Самое чистое - море Уэддела в Антарктиде, видимость 80м (прозрачность дистиллированной воды).
  1   2   3


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации