Шпоры по экологии - файл n1.doc

приобрести
Шпоры по экологии
скачать (188.7 kb.)
Доступные файлы (4):
n1.doc775kb.14.06.2006 18:05скачать
n2.doc1402kb.14.06.2006 18:06скачать
n3.doc166kb.13.06.2006 21:12скачать
n4.doc80kb.04.05.2005 00:00скачать

n1.doc

  1. Основы общей экологии




1. Предмет и задачи экологии. История развития экологии.


Экология - это наука о взаимоотношении организма с окружающей средой.

Предмет экологии – совокупность связей между организмом и средой. Экология – наука изучающая взаимодействия организмов с окружающей средой и друг с другом. Сюда относятся и все условия существования, как неорганические условия – климат, неорганическая пища, состав воды, почвы и т.д., так и органические – общие отношения организмов ко всем остальным организмам.

oicos – гр. дом, жилище, среда обитания; logos – гр. учение, слово.

1866 – термин предложен Э.Геккелем – наука об образе жизни, о внешних жизненных отн. орг др. с др.

Задачи теоретической экологии:

1. разработать стереотип устойчивости экосистемы;

2. изучение механизмов адаптации к среде;

3. регуляция численности популяций;

4. изучение биологического разнообразия и механизмов его поддержания;

5. исследование продуктивности процессов в экосистеме;

6. исследование процессов, протекающих в биосфере, с целью поддержания ее устойчивости;

7. моделирование состояния биосферы и экосистем с учетом глобальных биосферных процессов.

Задачи прикладной экологии:

1. прогнозирование и оценка возможности отрицательных последствий для окружающей среду, проектирование и конструирование предприятий;

2. оптимизация инженерных, технологических и проектно-конструкторских решений, исходя из минимального ущерба окружающей среде;

3. улучшение качества окружающей среды;

4. сохранение, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов;

5. стратегическая задача – развитие теории взаимоотношения природы и общества на основе нового взгляда, рассматривающего человеческое общество как неотъемлемую часть биосферы.

Труды первых ученых естествоиспытателей. Аристотель (384-322 до н.э.), Теораст (371-280 до н.э.), Плиний (79-23 до н.э.).

I этап. до 60-х XIX зарождение и становление как науки. К.Линней 1749 «Экономия природы» типология мест обитания. Ж.Бюффон 1749 «естественная история» изменения видов под влиянием среды. Ламарк 1802 термин биология; Ю.Либих 1840 – Закон min.

II этап. после 60-х оформление экология в собств отрасль знаний.

Ч.Дарвин 1859 «происхождение видов» приспособление и взотн видов.

Зюсс 1875 термин биосф. Мебиус 1877 термин биоценоз – сообщество жив. орг. Шелфорд 1911 з-н толерантности. Высоцкий экотип. В.И.Вернадский биосф. Тенсли 1935 экосистема. Сукачев 1942 основы биогеоценологии, понятие биогеоценоз.

III этап. 50-е XX. наст. превр. в науку. Б.Коммонер 4 з-на экология Герасимов, Лосева, Горшкова, Розанов, Моисеев, Яблоков и др.
2. Структура экология. Место экологии как естественной науки.

Экология:

Аутэкология – исследование отдельного организма, его индивидуальные связи со средой.

Популяционная – взаимоотношения организмов в пределах одной популяции.

Синэкология – изучение групп организмов, взаимоотношения популяций, сообществ и экосистем с окружающей средой.

Современная экология в связи с усилением воздействия человеческого общества на окружающую среду является сложной междисциплинарной наукой, изучающей сложные проблемы взаимодействия с окружающей природной средой. Сложность, актуальность и многогранность этой проблемы привела к экологизации многих технических и гуманитарных наук. Появились науки – инженерная экология, космическая экология, с/х экология.

Инженерная экология – изучает принципы создания новых экологических технологий.

С/х экология - занимается возможностью сохранения почв, вод, атмосферы.

Матем. экология занимается процессами в биосфере.

Гор. экология – о процессах в городе.

Соц. экология занимается изучением прир. чел. общ.

Теор. и прикл. экология: разрушение биосф. чел., способы предотвращения этого. Разработка принципов рац. природопользования.
3. Законы Б. Коммонера. Антропоцентризм и экоцентризм.

1. Все связано со всем – всеобщ взсв. проц. и явл.

2. Все должно куда-то деваться;

3. Природа знает лучше – сотрудничество с прир., а не покорение;

4. Ничто не дается даром.

Согласно им, Глоб. экосистема предст. соб. единое целое, в рамках кот. ничего не может быть выиграно или потеряно и кот. не может явиться объ. всеобщего улучшения; все, что может быть извлечено из глоб. экосистема чел. трудом, должно быть возмещено.

Объектом экологических исследований является, в том числе, человек. При этом человека обычно изучают прежде всего в его производственных условиях (море, угольные шахты, космические полеты и т.д.). Особое направление экологии человека - это охрана среды его обитания. Во многих странах существуют специальные экологические службы, а также общественное Движение "зеленых". "Зеленые" направляют свои усилия прежде всего на борьбу с загрязнением водоемов, воздушной среды, почвы, за сохранение лесов и животного мира. "Зеленые" борются против ядерных испытаний, за уничтожение ядерного, химического и биологического оружия, за запрет противопехотных мин, калечащих и мирных жителей, и животных, за запрет капканного промысла пушных зверей, при котором животные подвергаются чрезвычайным страданиям. Также очень важны "прикладные" экологические исследования жизнедеятельности человека в различных производственных условиях.

Антропоцентризм и экоцентризм являются терминами, характеризующими мировоззрение человека, т. е. его взгляды на окружающий мир и на его место в этом мире.

Если в центре внимания находится человек и его потребности, признается, что только человек имеет ценность и, следовательно, человек имеет нравственный долг только перед людьми, то такая философская концепция называется антропоцентризмом. Антропоцентризм был доминирующим мировоззрением человечества на протяжении многих веков. Человек противопоставлялся всем остальным существам на земле и считалось само собой разумеющимся, что только интересы и потребности человека имеют важность, все остальные существа не имеют самостоятельной ценности. Это мировоззрение передает крылатое выражение: "Все для человека". Философия, религия Запада поддерживали убеждение в уникальности человека и его места в центре вселенной, в его правах на жизнь всех остальных живых существ и саму планету. В настоящее время антропоцентризм начинает рассматриваться как негативная форма мировоззрения. По словам М. В. Гусева (Московский университет, биофак), антропоцентризм продолжает представлять одну из разновидностей дискриминационных воззрений людей, не отвечающих требованиям истинной этики. Если наиболее низкому нравственному и духовному уровню человечества отвечала такая позиция, как эгоцентризм, близко к которой стоят расизм, национализм, то антропоцентризм недалеко отстоит от этих воззрений - считая правомерным удовлетворять только интересы человека и делать это за счет других биологических видов. Антропоцентризм показал себя несостоятельным и как философия, и как научный подход к определению статуса человека в природной среде, и как практическое руководство к действию, оправдывавшее любые поступки человека по отношению к другим живым формам. Антропоцентризм ориентировал общество на максимальное потребительство; человек рассматривал природную среду, животных как свою кладовую, как неисчерпаемый источник материальных благ. Развитие технологии, расхищение природных богатств, уничтожение животных и растительности, загрязнение окружающей среды привело к истощению природных ресурсов и поставило человечество перед глобальным экологическим кризисом. Для человечества стало очевидно, что необходимы новые мировоззренческие ориентиры, которые бы не противопоставляли человека природе.

В отличие от сторонников антропоцентризма, поборники новой природоохранной идеологии XXI века - экоцентризма, полагают, что участки дикой природы обладают ценностью сами по себе, вне зависимости от человеческих суждений о ценности, что дикая природа имеет цели, не зависимые от человеческих измерений. Экоцентристы настаивают, что человеческие ценности не исчерпывают всех возможных ценностей. Ценность включает в себя гораздо больше, чем упрощенное удовлетворение человеческих интересов, например, ценность жизни. Для сторонников экоцентризма идея дикой природы заключается в защите дикой природы ради нее самой. Они видят дикую природу священной, имеющей внутреннюю ценность, обладающую моральными правами. Поэтому поддерживают создание охраняемых природных территорий, где дикой природе должна предоставляться полная свобода, без какого-либо научного, рекреационного или религиозного освоения.
4. Экосистема – основное понятие экологии. Составные компоненты экосистем. Свойства экосистем. Эмерджентность экосистем.

Экология рассматривает взаимодействие живых организмов и неживой природы. Это взаимодействие, во-первых, происходит в рамках определенной системы (экологической системы, экосистемы) и, во-вторых, оно не хаотично, а определенным образом организовано, подчинено законам.

Экосистемой называют совокупность продуцентов, консументов и детритофагов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость в течение продолжительного времени.

Таким образом, для естественной экосистемы характерны три признака:

  1. экосистема обязательно представляет собой совокупность живых и неживых компонентов;

  2. в рамках экосистемы осуществляется полный цикл, начиная с создания органического вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие;

  3. экосистема сохраняет устойчивость в течение некоторого времени, что обеспечивается определенной структурой биотических и абиотических компонентов.

Примерами природных экосистем являются озеро, лес, пустыня, тундра, суша, океан, биосфера.

Как видно из примеров, более простые экосистемы входят в более сложно организованные. При этом реализуется иерархия организации систем, в данном случае экологических.

Важным следствием иерархической организации экосистем является то, что по мере объединения компонентов в более крупные блоки, которые, в свою очередь, объединяются в системы, у этих новых функциональных единиц возникают новые свойства, отсутствовавшие на предыдущем уровне. Такое наличие у системного целого особых свойств, не присущих его подсистемам и блокам, а также сумме элементов, не объединенных системообразующими связями, называют эмерджентностью. Краткое античное определение эмерджентности звучит так: целое больше суммы его частей. Поэтому эмерджентные свойства экологической системы представляют собой не простой переход количества в качество, а являются особой формой интеграции, подчиняющейся иным законам формообразования, функционирования и эволюции. Такие качественно новые, эмерджентные свойства экологического уровня или экологической единицы нельзя предсказать, исходя из свойств компонентов, составляющих этот уровень или единицу. Хотя данные, полученные при изучении какого-либо уровня, помогают при изучении следующего, с их помощью никогда нельзя полностью объяснить явления, происходящие на этом уровне: он должен быть изучен непосредственно.

Несмотря на многообразие экосистем, все они обладают структурным сходством. В каждой из них можно выделить фотосинтезирующие растения - продуценты, различные уровни консументов, детритофагов и редуцентов. Они и составляют биотическую структуру экосистем.
5. Физико-химическая среда обитания организмов. Экологические факторы

Среда обитания (неживая природа) – атмосферный воздух, неорганические питательные вщества, свет, почва, вода, детрит.

Детрит – отмершие остатки растений (животных), в почве – гумус (плодородный слой). Копилка органического вещества.

Виды детрита и время разложения:

Среда обитания – часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них прямое или косвенное воздействие.

Экологические факторы среды – определенные условия и элементы среды, оказывающие прямое или косвенное воздействие на живые организмы. Экологические факторы делятся на:






6. Абиотические факторы


Экологические факторы – любой элемент среды, способный оказывать прямое или косвенное воздействия на живые организмы, хотя бы на протяжении одной из фаз их индивидуального развития.

Абиотические факторы – факторы неживой природы. Делятся на физические и химические; на периодические (регулярно повторяются) и непериодические (возникают неожиданно).

Климатические факторы:

Химический фактор – состав атмосферы. N2 – 78%, O2 – 21%, CO2 – 0.033%, Ar (аргон) – 0.9%.

Почвенные (эдафогенные) факторы (почва – рыхло-поверхностный горизонт почвы, способный удовлетворять потребности растений в питательных веществах):

Химические почвенные факторы:

[H+][OH-] = 10-14 (25oC)

pH = 7, среда нейтральная

pH < 7, среда кислая

pH > 7, среда щелочная

Факторы водной среды:

Физические:

Химические:


Орографические (факторы рельефа):

Огонь (пожары):



7. Факторы питания. Биотические факторы. Виды взаимоотношений между организмами


Факторы питания(пища – сами организмы. Пищевой ресурс – любой потребляемый компонент среды, который может быть отнят одним живым организмом у другого. Энергия для жизнедеятельности, питательные вещества для построения тела и выполнения физиологических функций):

Биотические факторы – факторы живой природы - воздействие живых организмов: фитогенные, зоогенные, микробогенные, антропогенные.

Взаимосвязи между организмами можно разделить на межвидовые и внутривидовые. Межвидовые отношения обычно классифицируются по “интересам”, на базе которых организмы строят свои отношения:

  1. пищевые (трофические) связи - формируют трофическую структуру экосистемы, которую мы уже рассмотрели ранее; помимо отношений, когда одни организмы служат пищей другим, сюда же можно отнести отношения между растениями и насекомыми-опылителями цветов, конкурентные отношения из-за похожей пищи и др.; это самый распространенный тип связей;

  2. топические связи (от греческого слова топос - место) - основаны на особенностях местообитания, например, отношения между деревьями и гнездящимися на них птицами, живущими на них насекомыми, отношения между организмами и их паразитами и т.п.;

  3. форические связи (от латинского слова форас - наружу) - отношения по распространению семян, плодов и т.п.;

  4. фабрические связи (от латинского слова фабрикато - изготовление) - использование растений, пуха, шерсти для постройки гнезд, убежищ и т.п.

Различные формы взаимодействия между особями и популяциями:

  1. внутривидовая конкуренция.

  2. борьба за существование - главный биотический фактор для вида - чем больше совпадают потребности, тем сильнее борьба.

  3. прямая конкуренция – животные дерутся между собой до смерти. У растений – аллопатия – выделение токсинов.

  4. косвенная конкуренция – опосредованная, т.е. не напрямую.




Взаимоотношения

вид А

вид В

Взаимовредные: борьба за существование или межвидовая конкуренция; возникают обычно между организмами, претендующими на один и тот же ресурс

-

-

Взаимополезные: симбиоз (протокооперация (крабы и кишечнополостные) - каждый из партнеров может существовать самостоятельно при разрушении симбиоза; мутуализм (лишайники) - оба партнера настолько взаимозависимы, что удаление одного из партнеров приводит к неминуемой гибели их обоих)

+

+

Полезнонейтральные: комменсализм (сотрапезничество - потребление разных частей или веществ одной и той же пищи или последовательная переработка одного и того же вещества; нахлебничество (львы и гиены) - один организм питается остатками пищи другого; квартирантство (лиана и опора) - одни организмы используют другие как убежища или транспорт; синоикия – собака и репей;

0

+

Вреднонейтральные: аменсализм (травы растут под тенью дерева) - отношения отрицательны для одного вида, который угнетается другими видом, для которого эти отношения безразличны.

0

-

Полезновредные: хищничество (волк и заяц) - оба организма постоянно совершенствуются; паразитизм - адаптации паразита часто направлены на упрощение внутренней организации и приспособление к конкретному местообитанию на теле или в теле хозяина.

+

-

Внутривидовая конкуренция:

Внутривидовые взаимоотношения:

Межвидовая конкуренция - борьба за существование (главный биотический фактор для вида - чем больше совпадают потребности, тем сильнее борьба). Бывает прямая и косвенная.

8. Лимитирующие факторы. Закон минимума. Закон Шелфорда.

Лимитирующие факторы ограничивают развитие организмов из-за недостатка или избытка по сравнению с оптимальными требованиями организма.

Закон минимума установил Ю. Либих: урожай зависит от фактора, находящегося в минимуме (которого не хватает).

Позже американский ученый Шелфорд в начале 20го века показал, что не только недостаток, но и избыток вещества влияют на жизнедеятельность организмов и сформулировал закон толерантности: отсутствие или невозможность процветания определяется недостатком или избытком любого фактора, уровень которого может оказаться близким к пределам устойчивости или выносливости, т.е. к пределам толерантности.

По способности приспосабливаться к окружающей среде:

На рисунке по отношению к свету – 1 –

стенотервные виды, 2 – эвритерные виды.



9. Взаимодействие экологических факторов. Закон независимости факторов Вильямса.

Факторы делятся на прямодействующие и косвеннодействующие. Каждый экологический фактор необходим для организма. Закон независимости экологических факторов Вильямса: условия жизни равнозначны, и ни один экологический фактор не может быть полностью заменен другим. Есть ведущие (необходимые) и второстепенные (сопутствующие) факторы. Набор факторов и их значимость зависит от среды обитания.

В природе существует смена ведущих факторов. Степень важности экологических факторов зависит от среды обитания. На Земле 4 среды обитания: вода, наземно-воздушная, почвенная и тело живых организмов. В водной среде главный фактор кислород, растворенный в воде (не меньше 5 мг/л). В наземно-воздушной главный фактор – температура. В почвенной среде – кислород, химический состав. В живых организмах – обилие пищи. При взаимодействии факторов действует эффект компенсации.
10. Экологическая ниша, дифференциация экологической ниши, модель экологической ниши.. Принцип конкурентного исключения.

Экологическая ниша – совокупность всех факторов и ресурсов среды, в пределах которых может существовать вид в природе. Ниша – абстрактное понятие, которое сводит все, в чем нуждается организм. Это – место вида в природе, включающее как положение рода в пространстве, так и функциональную роль его в сообществе. По Одуму, экологическая ниша – роль, которую играет организм в природе или профессия организма. Место обитания – адрес организма.

Знание ниши позволяет ответить на вопрос: как, где, чем питается вид, чьей добычей является, как и где размножается.

В природе важное значение имеет дифференциация ниши – процесс разделения популяций и видов, пространства и ресурсов среды. Ведет к снижению конкуренции.

Фундаментальная ниша – условия среды, в которых вид может существовать без конкуренции (ниша желаний). Реальная ниша – та, которую вид может отстоять.

Закон заполнения экология ниши: при заполнении ниши исчезнувший или уничтоженный вид заменяется функционально близким или экологически аналогичным видом.

V – влажность; X – химический состав пищи; T – температура. Внутри – реальная ниша.



Принцип Гаузса: два вида не могут занимать одну экологическую нишу, один вид вытесняет другой.

Если близкородственные виды живут в одном месте, то они, как правило, либо используют разные ресурсы, например, питаются в разных ярусах леса, либо активны в разное время. В любом случае их жизнедеятельность не должна пересекаться. Выживает, как правило, только один из конкурирующих видов, лучше удовлетворяющий требованиям данного места обитания, проигравший либо погибает, либо мигрирует из данной экосистемы. Есть еще один выход, по которому часто идет природа: переадаптация, изменение своих требований, например, переход на новый вид пищи. Таким путем обычно создаются новые виды. Иногда достаточно просто сменить время питания или найти новое место обитания. В любом случае острота конкуренции обязательно снимается, то есть экосистема опять приходит в гармоничное состояние, характеризующееся минимумом конфронтаций.
11. Уровни организации живой материи. Фундаментальные свойства живых систем.

  1. Молекулярный. Любая живая система, как бы сложно она ни была организована, состоит из биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, а также других важных органических веществ. С этого уровня начинаются разнообразные процессы жизнедеятельности организма: обмен веществ и превращение энергии, передача наследственной информации и др.

  2. Клеточный. Клетка - структурная и функциональная единица, а также единица развития всех живых организмов, обитающих на Земле. На клеточном уровне сопрягаются передача информации и превращение веществ и энергии.

  3. Организменный. Элементарной единицей организменного уровня служит особь, которая рассматривается в развитии - от момента зарождения до прекращения существования - как живая система. На этом уровне возникают системы органов, специализированных для выполнения различных функций.

  4. Популяционно-видовой. Совокупность организмов одного и того же вида, объединенная общим местом обитания, в которой создается популяция - надорганизменная система. В этой системе осуществляются элементарные эволюционные преобразования - процесс микроэволгоции.

  5. Биогеоценотический. Биогеоценоз - совокупность организмов разных видов 'и различной сложности организации с факторами среды их обитания. В процессе совместного исторического развития организмов разных систематических групп образуются динамичные, устойчивые сообщества.

  6. Биосферный. Биосфера - совокупность всех биогеоценозов, система, охватывающая все явления жизни на нашей планете. На этом уровне происходит круговорот веществ и превращение энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов. Для всех уровней организации живых систем характерны свойства, отличающие живую материю от неживой. К числу основных, фундаментальных свойств живого относятся:

  1. Потребление из окружающей среды и превращение питательных веществ (подсистем) с низкой энтропией (метаболизм). Это необходимо для поддержания структурной целостности биосистемы, её роста и размножения.

  2. Обмен веществом и энергией с окружающей средой. Таким путем обеспечивается приток необходимых для жизнедеятельности структурных элементов живого, их превращение, утилизация, выделение продуктов с высокой энтропией и тепловой энергии.

  3. Регуляция. Поддержание структурно-функциональной организации биологической системы требует упорядоченности течения обменных процессов. Для этого у высокоорганизованных организмов формируются специальные механизмы регуляции, модулирующие активность отдельных органов и систем, интенсивность протекающих в них процессов. Механизмы регуляции обеспечивают адаптацию системы к изменяющимся условиям среды.

  4. Раздражимость и реактивность. Различные химические и физические факторы окружающей среды являются своеобразными сигналами или источниками информации, на которые живой организм реагирует в той или иной форме. Структуры, предназначенные для восприятия и переработки соответствующей информации, используют поступающее раздражение, что позволяет организму адекватно на него реагировать.

  5. Репродукция. Это свойство обеспечивает поддержание или увеличение численности биологических объектов всех видов и типов. В основе репродукции лежит процесс клеточного деления. В ходе клеточного деления осуществляется перенос ДНК (генетического материала) материнских клеток к дочерним клеткам и за счет этого обеспечивается в последующем репродукция и всех остальных компонентов живого. Сохранение информации о свойствах предшествующих поколений, зашифрованных в молекулах ДНК (генах), передающихся из поколения в поколение - суть наследственности.

  6. Гомеостаз. Это самовозобновление и самоподдержание внутренней среды организма.

Фундаментальные свойства живого - тесно связанные, неотделимые друг от друга феномены. Тем не менее, первичные эффекты высокотоксичных соединений порой связаны с избирательным нарушением отдельных фундаментальных свойств живого - метаболизма, пластического обмена, энергетического обмена, регуляции, раздражимости, репродукции, гомеостаза. Чем более токсично соединение, тем более выражена эта избирательность.

Для организма необходимы вещества:

Биогенетический закон Геккеля — каждый организм в период эмбрионального развития повторяет стадии, которые его вид должен был пройти в процессе эволюции. То есть по мере прохождения индивидом стадий эмбриона и раннего плода его организм повторяет или вновь проходит эволюционную историю своего вида. Например, человеческий эмбрион за девять месяцев, проведенных в матке, проходит много стадий - от беспозвоночного к рыбе, затем - к амфибии, к рептилии, к млекопитающему, к примату, к подобию гоминид и к человеку как таковому. Универсальность этого закона была опровергнута современными биологами.

12. Автотрофы. Гетеротрофы. Фотосинтез и дыхание


Автотрофы – живые организмы, которые способны синтезировать органическое вещество из неорганических составляющих с использованием внешних источников энергии. Эти экосистемы сами снабжают себя органическим веществом. (фотосинтез растений и сине-зеленых водорослей, хемосинтез бактерий)
Гетеротрофы – потребители, используют вещества, накопленные продуцентами. (потребляют готовое органическое вещество – животные, насекомые, грибы, микроорганизмы).

Гетеротрофы:


Листья растений осуществляют три важных процесса – фотосинтез, испарение воды и газообмен. В процессе Ф. из воды и CO2 под действием солнечных лучей синтезируются органические вещества. Днем, в р-те Ф. и дыхания, растение выделяет O2 и CO2, а ночью – только CO2, образующийся при дыхании. Больш. раст. способно синт. хлорофилл. Необходимая для Ф. световая энергия в известных пределах поглощается (1%) в красной области спектра. В хлоропластах вместе с хлорофиллом имеются пигменты каротин и ксантофилл. Оба этих пигмента поглощают синие и, отчасти, зеленые лучи и пропускают красные и желтые. Вып. роль экранов, защищающих хлорофилл от разруш. действия синих лучей. Процесс фотосинтеза слагается из целого ряда последовательных реакций, часть которых протекает с поглощением световой энергии, а часть – в темноте. Устойчивыми окончательными продуктами фотосинтеза являются углеводы (сахара, а затем крахмал), органические кислоты, аминокислоты, белки. Интенсивность также зависит от фазы развития растения. Применение изотопного метода анализа показало, что кислород, возвращающийся в атм. (16О) принадл. H2O, а не CO2, в котором преобладает другой его изотоп - 15О.

Световая фаза:

1. Фотолиз воды – 2H2O4H++O2|;

2. Созд. разности пот. на мембране (e- и H+)  эл. поле  молекула АДФ проходит через канал фермента в мембране и синт. в АТФ; 3. Образование H из (e- и H+).

Темновая фаза:

1. Синтез глюкозы: 24H + 6CO2 (Ф) C6H12O6 + 6H2O;

2. Синтез крахмала из глюкозы: nC6H12O6 (Ф) [C6H10O5]n + nH2O – реакция поликонденсации.

?: 6CO2 + 6H2O (nv) C6O12O6 + 6O2|;
13. Адаптация. Толерантность. Кривая толерантности. Экологическая валентность. Эврибионты и стенобионты.

Экологическая валентность (пластичность) – способность организма адаптироваться к отдельным факторам или комплексам факторов окружающей среды.

Экологический спектр валентности – сумма экологических валентностей по отношению к факторам среды.

Область географического распространения вида – ареал. Экологические валентности  экологическую валентность ареала.

Адаптация – однонаправленное приспособление организмов к экологическим факторам. Адаптации – эволюционно выработанные и наследственно закрепленные особенности живых организмов, обеспечивающие нормальную жизнедеятельность в условиях динамических экологических факторов. Адаптации всегда возникают под воздействием 3х факторов – изменчивость, наследственность, естественный отбор. Источник адаптации – мутации (генетические изменения).

Адаптация:


ТОЛЕРАНТНОСТЬ – способность живых организмов выдерживать условия жизни.

Кривая толерантности: 1- зона гибели, 2 – зона стресса, 3 – зона нормальной жизнедеятельности – зона оптимума. Точки минимума и максимума значений факторов называются точками пессимума (предельно устойчивые, ниже и выше организм не может существовать).

Все факторы взаимосвязаны и действуют комплексом.

Закон толерантности:

По способности приспосабливаться к окружающей среде организм бывают:

На рисунке по отношению к свету – 1 –

стенотервные виды, 2 – эвритерные виды.



14. Популяция. Продуктивность. Смертность, рождаемость.


Популяция – совокупность особей одного вида, способная к самовоспроизведению, занимающая определенную территорию, внутри которой осуществляется панмиксия(обмен ген. информацией); более или менее изолированная от других.

Популяция – это генетическая единица вида.
В зависимости от размеров занимаемой территории различают 3 типа популяции:

  1. элементарная – это группа организмов одного вида, которая занимает небольшой однородный участок. Генетический обмен происходит часто.

  2. экологическая – это совокупность элементарных популяций. Генетический обмен реже.

  3. географическая – группа особей одного вида, занимающих территорию с однородными условиями существования. Генетический обмен – редко.

Ареал вида – пространство, которое вид занимает на Земле.

По структуре различают возрастную структуру – соотношение особей разного возраста.

1. предрепродуктивный – молодой

2. репродуктивный

3. пострепродуктивный

Структура половая, пространственная структура – колонии, семьи, стаи.

Самая важная популяционная характеристика – плотность. Зависит от биотических и абиотических факторов.

Численность. Индекс численности – число особей отнесенное к единице времени.

Рождаемость (P) – способность популяции к увеличению численности за счет размножения. Смертность (С). Р и С относят к определенному времени. Баланс(Р/С) и прирост(Р-С) популяции – соотношения рождаемости и смертности.

Выживаемость – доля особей популяции, дожившая до размножения. Кривые выживания: В дифференциальном виде зависимость определяется в виде dN/dt=rN((k-N)/k), где N – численность, r – врожденная скорость, k – макс. число особей. (k-N)/k – сопротивление среды; r-виды – пионеры, k-виды – с тенденцией к равновесию.


15. Динамика численности популяции


Популяция характеризуется определённой структурой. Структура, численность и колебания численности определяются экологической нишей, в которой проявляется толерантность вида. Популяционные характеристики: Численность (N). Индекс численности (dN/dT) – число особей отнесенное к единице времени. Рождаемость (P=1/N0*dNродившихся/dt) – способность популяции к увеличению численности за счет размножения. Смертность(С=1/N0*dNумерших/dt). Р и С относят к определенному времени. Баланс(P/C) и прирост(r=Р-С) популяции – соотношение рождаемости и смертности. Выживаемость – доля особей поп. дожившего до размножения.

По динамике численности популяции делят на 3 вида:

  1. экспоненциальный рост – при отсутствии сопротивления среды (dN/dt=rN; N=N0ert);

  2. S-образный – рост популяции при наличии ограничивающих факторов Sэк=(Nmax-N0)/Nmax (сопротивление среды), к которым затем происходит приспособление (максимальные адаптационные возможности > сопротивления среды);

  3. максимальные адаптационные возможности < сопротивления среды. 1. 2. = dN/dT=rNSэк;

  4. Численность поп. претерпевает периодические изменения – флуктуации  осцилляционная кривая.

Тип динамики популяции зависит от её дискретности – разобщенности мест обитания:

R-стратегия – бурная короткая жизнь – мелкие слабые быстроразмножающиеся особи;

K-стратегия – спокойная долгая жизнь – крупные сильные медлительные особи.

В природе встречается переключение с R на K стратегию в тех или иных популяциях.

16. Биотические сообщества.

Сообщества взаимодействующих живых организмов представляют собой не случайный набор видов, а вполне определенную систему, достаточно устойчивую, связанную многочисленными внутренними связями, с относительно постоянной структурой и взаимообусловленным набором видов. Такие системы принято называть биотическими сообществами, или биоценозами (что в переводе с латыни и означает "биологическое сообщество"). виды связаны многочисленными связями, поэтому изменение численности или исчезновение одного вида может необратимо сказаться на других видах. Между видами отмечают как пищевые (связанные с использованием в пищу одних видов другими), так и непищевые связи. Непищевые взаимоотношения между видами чрезвычайно многообразны: одни виды являются средой обитания для других; ряд видов помогают другим перемещаться в пространстве или распространять семена. Иногда продолжение рода невозможно без участия других видов: например, для размножения многих цветковых растений необходимо участие опыляющих насекомых.

17. Основные типы экосистем.


Экосистема – это совокупность живых организмов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей средой посредством обмена веществом, энергией, информацией и сохранения устойчивости в течении длительного времени.
По продуктивности:

По происхождению:

По размеру:

По источникам энергии, обеспечивающей жизнедеятельность:



19. Трофические уровни. Энергия в экосистемах


Энергия солнца усваивается растениями, и за счет этого живут другие организмы.

Трофическая цепь (цепь питания) – это цепь последовательной передачи вещества и эквивалентной ему энергии от одних организмов к другим.

Все организмы делятся на 2 группы:

1. автотрофы

2. гетеротрофы


По функции в пищевой цепи:

Звенья расположены на различных уровнях – продуценты, консументы и редуценты. Примеры цепей питания:

травалиса,

опавшие листья  насекомые  птицы,

сельскохозяйственная цепь – трава  корова  человек,

в водоеме – фитопланктон  зоопланктон  плотва  щука.
Пищевая цепь - это основной канал переноса энергии в пищевых системах. Биомассы на Земле: 90% - фитофаги, 55% - фитомасса тропических лесов, 5% - зоомасса.

Энергетические превращения осуществляются по законам термодинамики – энергия переходит из одной формы в другую, но не исчезает и не появляется. Живые системы открыты для обмена энергией. Извне поступает даровая энергия солнца. В живых системах есть компоненты, обладающие механизмом улавливания, концентрации и рассеивания энергии (увеличение энтропии). Процесс образования порядка в системе из хаоса окружающей среды называется самоорганизацией, он ведет к уменьшению энтропии.

Фотосинтез – синтез сахара из неорганических веществ – CO2 и H2O, при помощи солнечной энергии. 6CO2 + 12H20 (2816 Дж, хлорофилл)  C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

Поток энергии в экосистеме: трофическая цепь является энергетической цепью. Любое количество органического вещества эквивалентно количеству энергии. Эту энергию извлекают, разрывая энергетические связи вещества. Поток вещества – это перемещение вещества в форме химических элементов или их соединений от продуцентов к редуцентам или без них. Поток энергии – это переход энергии в виде химической связи по цепям питания от одного трофического уровня к другому. Энергия может быть использована 1 раз. Скорость потока энергии – это количество энергии, перемещающаяся с одного трофического уровня на другой в единицу времени. Пищевая цепь - это основной канал переноса энергии в пищевых системах.

Энергия тратится:

В конечном итоге вся энергия выделяется в виде тепла. При переходе с одного трофического уровня на другой теряется большая часть энергии (около 90%), на каждый следующий уровень передается около 10%. Значительная часть гетеротрофов питается мертвой органикой.

20. Продуктивность экосистем


Продуктивность экосистем – скорость, с которой продуценты усваивают лучистую энергию в процессе фотосинтеза, хемосинтеза, образуя вещество, которое дальше может быть использовано как пища. Продуктивность бывает первичной и вторичной:

Первичная бывает валовая и чистая:



21. Экологические пирамиды. Правило пирамиды


Соотношение численности, биомассы или эквивалентной ей энергии живых организмов называется пирамидой численности биомассы или энергии. Длина или площадь пропорциональна числу организмов их биомассе или эквивалентной ей энергии.

С помощью экологических пирамид можно изучать изменения, происходящие в экосистемах, а также взаимоотношения видов. В экологической пирамиде каждый прямоугольник означает определенный трофический уровень. Экологические пирамиды бывают трех типов: 

  1. Пирамиды численности - показывают количество особей на каждом уровне. Такие пирамиды удобны тем, что для их создания требуется только подсчет особей. Подчиняются закономерности Элтона: количество особей от продуцентов к консументам неуклонно уменьшается. Неудобство этих пирамид в том, что могут возникать перевернутые пирамиды в цепях паразитов. 

  2. Пирамиды биомассы - показывают общую массу особей на каждом уровне на данный период. Такие пирамиды составлять труднее, и они тоже могут быть перевернутыми, т.к. одинаковое количество биомассы разных видов может синтезировать различное количество энергии. 

  3. Пирамиды энергии - отображают скорость синтеза энергии на каждом трофическом уровне. Они являются фундаментальными пирамидами, т.к. не бывают перевернутыми, но для их составления требуется много данных



Закон пирамиды энергий(правило 10%): каждый последующий трофический уровень ассимилирует не более 10% энергии предыдущего.

22. Экологическая сукцессия


Экологическая сукцессия – поступательная динамика экосистемы – последовательный ряд изменений видовой и трофической структур экосистемы, всей ее организации, или последовательная смена экосистем.

Сукцессия – смена одних видов другими за определенный промежуток времени.

Сукцессии бывают первичными и вторичными:


В зависимости от причин сукцессии различают:

Следует различать автотрофные и гетеротрофные сукцессии. Динамика гетеротрофов целиком подчинена динамике автотрофов - смена животных сообществ зависит от смены растительных сообществ. В гетеротрофных сукцессиях участвуют только животные (гетеротрофы, консументы). Гетеротрофная сукцессия предполагает обязательное наличие определённого запаса энергии, аккумулированной в органическом веществе. Она заканчивается вместе с исчерпанием ресурса энергии, то есть после полного разложения исходного субстрата. После этого экосистема перестает существовать (гниющее дерево)

Сукцессии бывают (P-производимая биомасса; R-расход на дыхание):

- автотрофные - растущий лес – P/R>1;

- гетеротрофные - расходуется больше вещества, чем производится – P/R<1;

- климаксная система - состояние равновесия – P/R=1.

23. Гомеостаз экосистем. Принцип обратной связи. Отношения "хищник-жертва". Помехи в экосистемах.


Гомеостаз – способность экосистемы к саморегуляции, т.е. способность сохранять равновесие.

В основе гомеостаза лежит принцип обратной связи.

Поддерживать гомеостаз возможно в пределе отрицательной обратной связи. В любой экосистеме, где существуют пищевые цепи, есть определённые каналы передачи информации: химические, генетические, энергетические и др. Стабильность сообщества определяется количеством связей в трофической пирамиде. Сбалансированность экологического круговорота и уравновешенность экосистем обеспечивается механизмом обратной связи: управляющий компонент получает информацию от управляемого и соответственным образом вносит коррективы в дальнейший процесс управления. Пример олени-волки. Возникновение помех – нарушение обратных связей. Сильные помехи – гибель экосистем. Помехи: частичные (ядохимикаты, отстрел животных, вылов рыбы); предельные – разрушают экосистему (уничтожение основного трофического уровня). Гомеостатическое плато – область в пределе которой экосистема способна сохранять свою устойчивость несмотря на стрессовые влияния.


Основы общей экологии 1. Предмет и задачи экологии. История развития экологии
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации