1. Антропогенные экологические кризисы биосферы
 Скачать 199.66 Kb.
|
|
1. Антропогенные экологические кризисы биосферы Кризис экологический, вызванный негативным характером человеческой деятельности Загрязнение биосферы производственными и бытовыми отходами. По источникам и видам загрязняющих веществ загрязнения делятся на механические, физические, химические. *Механические: Под мусорными свалками заняты колоссальные территории, которые могли бы быть пахотными землями. А поскольку пахотные площади, как уже было сказано ранее, на Земле ограничены, очевидно, что человечеству придется уже в ближайшее время освобождать территории, занятые под свалками, для более рационального их использования. * Физические загрязнения проявляются в отклонении от нормы физических свойств окружающей среды (ОС). В основном это разнообразные излучения, воздействующие на биосферу. К ним относятся звуковые волны (шумы и вибрации, превышающие естественный фон), различные виды электромагнитного излучения: радиоактивное, рентгеновское, ультрафиолетовое, видимое(свет), инфракрасное (тепло), *химические- Проблема радиоактивных загрязнений возникла в связи с захоронением радиоактивных отходов (РАО), появившихся в результате гонки ядерных вооружений, а также строительства атомных электростанций и атомного флота (аварии на этих объектах, из которых самой крупной была Чернобыльская катастрофа, также стали источниками радиоактивных загрязнений). Нефть и нефтепродукты малорастворимы в воде и образуют на ней пленку, препятствующую кислородному обмену между водой и воздухом; в результате нефтяных разливов гибнут многие морские животные, рыбы и птицы; на суше нефтяные разливы приводят к деградации почвы и потере пахотных земель. 2.Экологические категории организмов . Взаимодействие организмов в круговороте веществ В общем виде набор взаимодополняющих категорий представ лен продуцентами, консументами и редуцентами. Продуценты — организмы, способные синтезировать орга нические вещества из неорганических с использованием внешних источников энергии. Так как продуценты сами производят орга ническое вещество, их называют автотрофами — самопитаю щимися, в отличие от всех остальных организмов, которые на зывают гетеротрофами — питаемыми другими. В соответствии с источниками энергии, используемыми для синтеза органического вещества, автотрофы подразде ляются на фототрофов (использующих энергию Солнца) и хемотрофов (использующих энергию химических связей, высвобождающуюся в процессе окисления минеральных ве ществ). Основную массу фототрофов составляют зеленые растения, в клетках которых содержится хлорофилл и происходит про цесс фотосинтеза. К этой категории также относятся цианобактерии и некоторые другие бактерии, проводящие фотосинтез не в хлорофилле, а в иных специализированных пигментах. К хемотрофам относятся только бактерии, окисляющие различные минеральные вещества (нитрифицирующие бакте рии, железобактерии, серобактерии и др.). Консументы — организмы, не способные строить свои организмы из неорганических веществ и нуждающиеся в готовой органической пище. Это органическое вещество создается автотрофами. Пища используется консу ментами и как источник энергии, и как материал для постро ения их тела. К консументам относятся все животные от мель чайших примитивных до самых совершенных, включая чело века. Есть консументы и среди растений: это паразитирующие на других растениях. Среди консументов-животных выделяют растительнояд ных животных (консументы первого порядка), мелких и круп ных хищников (консументов второго, третьего порядка и др.). Консументы также подразделяют на сапрофагов (питаю щихся мертвыми растительными остатками),фитофагов (по требителей живых растений),зоофагов (нуждающихся в жи вой пище) и некрофагов (трупоядных животных). Редуценты — организмы, использующие в качестве пищи органическое вещество и подвергающие его минерализации. они окончательно разрушают органические вещества до относительно простых неорганических соединений, используемых консументами в качестве пищи. Тем самым осуществляется возврат вещества в начало природной цепи питания. К редуцентам относятся многие виды бактерий и грибов, разлагающих в процессе метаболизма мертвое органическое вещество (трупы животных, гниющие растения, фекалии) до минеральных составляющих. Именно они (Редуценты) завер шают биологические циклы вещества в биосфере, возвращая в почву, воду и воздух биогены (С02 , минеральные соли, воду, сероводород, азот и др.), которые вновь могут быть использова ны растениями. Таким образом поддерживается непрерывное течение жизни при ограниченном количестве, но многократ ном использовании биогенных элементов. 3. Среды обитания. Специфические особенности сред обитания и приспособления организмов к ним Среда обитания организма – это совокупность абиотических и биотических условий его жизни. Свойства среды очень разнообразны и постоянно меняются. Поэтому живые организмы вынуждены приспосабливаться к этим меняющимся условиям, чтобы обеспечить себе оптимальное существование. Процесс приспособления живых организмов к условиям окружающей среды называется адаптацией. Выделяют четыре основные среды обитания живых организмов: – вода; – наземно-воздушная среда; – почва; – среда, образуемая самими живыми организмами. *ВОДА. первая среда обитания, которую заселили живые организмы. Вода обладает свойством накапливать и удерживать тепло (теплоемкостью). По этой причине в воде не бывает резких колебаний температуры, которые характерны для суши. Одним из наиболее важных свойств воды является способность растворять в себе другие вещества, которые могут использоваться водными организмами для дыхания и питания. И в первую очередь водным организмам необходим кислород. Активные пловцы (рыбы и пр.) имеют характерную обтекаемую форму тела и конечности в виде плавников. Их быстрое плавание облегчается также особенностями внешнего покрова их тела и наличием специальной смазки – слизи, снижающей трение тела о воду. Дыхание водных организмов может осуществляться как всей поверхностью тела, так и специальными органами – жабрами. *Наземно-воздушная среда, освоенная в ходе эволюции позднее водной. более высокий уровень морфофизиологической организации живых организмов, ее населяющих. Плотность воздуха гораздо ниже плотности воды, поэтому у наземных организмов сильно развиты опорные ткани – внутренний и наружный скелет. температура воздуха может меняться очень быстро и на больших пространствах. Поэтому живущие на суше организмы имеют многочисленные приспособления, позволяющие выдерживать резкие колебания температур или вовсе избегать их. Замечательным приспособлением является развитие теплокровности. здесь слабее выражены перепады давления, но часто возникает недостаток влаги. Поэтому у наземных обитателей развиты приспособления, связанные с обеспечением организма водой, особенно в засушливых условиях. У растений это мощная корневая система, водонепроницаемый слой на поверхности листьев и стеблей, способность к регуляции испарения воды через устьица. У животных помимо особенностей строения внешних покровов это и особенности поведения, способствующие поддержанию водного баланса, например миграции к водопоям. Большое значение для жизни наземных организмов имеет состав воздуха (79 % азота, 21 % кислорода и 0,03 % углекислого газа), который обеспечивает химическую основу жизни. Углекислый газ является важнейшим сырьевым источником для фотосинтеза. Азот воздуха необходим для синтеза белков и нуклеиновых кислот. *ПОЧВА Почва как среда обитания – верхний слой суши, образованный минеральными частицами, переработанными в результате активной деятельности живых организмов, обитающих в почве. В почве сглажены температурные колебания, она богата питательными веществами. Между частицами почвы имеются многочисленные полости, которые могут быть заполнены водой или воздухом. Поэтому почву населяют как водные, так и воздуходышащие организмы. Еще одной особенностью почвы является то, что даже на небольшой глубине в ней царит полная темнота. Кроме того, по мере погружения в почву содержание в ней кислорода уменьшается, а углекислого газа увеличивается. Поэтому на значительной глубине могут обитать лишь анаэробные бактерии, в то время как в верхних слоях почвы помимо бактерий в обилии встречаются грибы, простейшие, черви, членистоногие и даже крупные животные, прокладывающие ходы и строящие в почве убежища и жилища * специфической средой обитания является сам живой организм. Тела многих живых организмов могут служить жизненной средой для других организмов. Это относится не только к паразитизму, но и к некоторым другим формам взаимоотношений между организмами. Жизнь внутри другого организма характеризуется большим постоянством по сравнению с жизнью в открытой среде. Поэтому организмы, находящие себе место в теле растений или животных, часто полностью утрачивают органы и даже системы, необходимые свободно живущим видам. У поселившихся внутри других организмов не развиты органы чувств или органы движения, взамен которых возникают приспособления для удержания себя в теле хозяина и эффективного размножения. 4. Адаптация организмов к наземно-воздушной среде обитания. Правило Аллена. Правила Бергмана. наиболее специфичны среди обитателей воздушной среды, конечно летающие формы. Уже особенности внешности организма позволяют заметить его приспособления к полету. Прежде всего, об этом говорит форма его тела. Форма тела: обтекаемость тела (птица), наличие плоскостей для опоры на воздух (крылья, парашют), облегченная конструкция (полые кости), наличие крыльев и иных приспособлений для полета (летательные перепонки, например), облегчение конечностей (укорочение, уменьшение массы мышц). У бегающих животных тоже появляются отличительные особенности, по которым легко узнать хорошего бегуна, а если он передвигается прыжками, то прыгуна: мощные, но легкие конечности (лошадь), уменьшение пальцев на ногах (лошадь, антилопа), очень мощные задние конечности и укороченные передние (заяц, кенгуру), защитные роговые копыта на пальцах (копытные, мозоленогие). Лазающие организмы имеют самые различные приспособления. Они могут быть общими для растений и животных, а могут и различаться. Для лазанья может быть использована и своеобразная форма тела: тонкое длинное тело, петли которого могут служить опорой при лазании (змея, лиана), длинные гибкие хватательные или цепляющиеся конечности, а возможно, и такой же хвост (обезьяны); выросты тела – усики, крючки, корешки (горох, ежевика, плющ); острые коготки на конечностях или длинные когти, загнутые крючком или сильные хватательные пальцы (белка, ленивец, обезьяна); мощные мышцы конечностей, позволяющие подтягивать тело и перебрасывать его с ветки на ветку (орангутанг, гиббон). Правило Аллена . Согласно с этим правилом среди родственных форм теплокровных животных, ведущих сходный образ жизни, те, которые обитают в более холодном климате, имеют относительно меньшие выступающие части тела: уши, ноги, хвосты и т. д.Уменьшение выступающих частей тела приводит к уменьшению относительной поверхности тела и способствует экономии тепла.( Обыкновенная лисица- фенек) Правило Бергмана. Животные, обитающие в областях с преобладающими низкими температурами, имеют, как правило, более крупные размеры тела по сравнению с обитателями более теплых зон и областей. (белый медведь- бурый медведь) 5.Экологические ниши. Фундаментальная ниша. Реализованная ниша. Общие закономерности формирования и существования экологических ниш. Экологическая ниша — место, занимаемое видом в биоценозе, включающее комплекс его биоценотических связей и требований к факторам среды Экологическая ниша, определяемая только физиологическими особенностями организмов, называется фундаментальной, а та, в пределах которой вид реально встречается в природе реализованной. Т.е. реализованная ниша – часть фундаментальной ниши, которую организм или вид может отстоять в конкурентной борьбе Факторы среды, а в особенности ее ресурсы создают условия для формирования экологических ниш, которые в следствии эволюции и конкурентной борьбы занимают определенные виды 6.экологические факторы. Группы экологических факторов. Любые свойства или компоненты окружающей среды, оказывающие влияние на организмы, называют экологическими факторами. 3 группы: 1 Абиотические факторы — факторы неживой природы, физические и химические по своему характеру. К их числу относятся: свет, температура, влажность, давление, соленость (особенно в водной среде), минеральный состав (в почве, в грунте водоемов), движения воздушных масс (ветер), движения водных масс (течения) и т. д 2 Биотические факторы (факторы живой природы) представляют собой разнообразные формы взаимодействий организмов как одного, так и разных видов. 3. Антропогенные факторы - это все формы деятельности человеческого общества, приводящие к изменению среды обитания других видов или непосредственно сказывающиеся на их жизни 7. правило лимитирующих факторов . закон толерантности (Шелфорда). Закон минимума Либиха. Закон толерантности Шелфорда — закон, согласно которому существование вида определяется лимитирующими факторами, находящимися не только в минимуме, но и в максимуме. Толерантность-способность организма переносить неблагоприятное влияние того или иного фактора среды. Закон толерантности расширяет закон минимума Либиха. Закон ограничивающего (лимитирующего) фактора, или Закон минимума Либиха — один из фундаментальных законов в экологии, гласящий, что наиболее значим для организма тот фактор, который более всего отклоняется от оптимального его значения. 8.Правило оптимума. Зависимость степени благоприятности действия фактора от интенсивности этого фактора Правило оптимума: для каждого организма имеется диапазон наиболее благоприятного (оптимального) значения фактора. По обе стороны этого оптимума биологическая активность постепенно снижается, пока условия не станут такими, в которых организм вообще не сможет существовать . Зона оптимума — это тот диапазон действия фактора, который наиболее благоприятен для жизнедеятельности. Отклонения от оптимума определяют зоны пессимума. В них организмы испытывают угнетение. 9.Экосистема.Признаки,характерные для естественных экосистем. Понятие о биогеоценозе. Экосистема, — биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними Для естественной экосистемы характерны три признака: 1.совокупность живых и неживых компонентов; 2.полный цикл круговорота веществ, начиная с создания органического вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие; 3.сохранение устойчивости в течение определенного времени. Биогеоценоз — система, включающая сообщество живых организмов и тесно связанную с ним совокупность абиотических факторов среды в пределах одной территории, связанные между собой круговоротом веществ и потоком энергии (природная экосистема). Представляет собой устойчивую саморегулирующуюся экологическую систему, в которой органические компоненты (животные, растения) неразрывно связаны с неорганическими (вода, почва) 10. виды биотических связей Все виды взаимоотношений между организмами можно подразделить на конкуренцию, хищничество, антибиоз и симбиоз *Конкурентные взаимоотношения возникают между организмами в том случае, если для их существования необходимы одинаковые сходные условия. Например, саранча, грызуны и травоядные парнокопытные вступают между собой в конкурентные отношения из-за пищи. Растения конкурируют друг с другом за свет, влагу, защиту от поедания животными и тому подобное. *При хищничестве наблюдается прямое уничтожение жертвы и, как правило, использование ее в качестве пищи. Хищники есть среди животных всех классов хордовых (акулы, крокодилы, орлы, волки) и среди других типов, например гидра, планария, морские звезды, божьи коровки и другое. * Антибиоз — невозможность сосуществования двух видов организмов, основанная на конкуренции прежде всего за источники питания. Примером служат взаимоотношения сапрофитных бактерий и ряда плесневых грибов. Первые способны быстро заселять среды, богатые органическими веществами, за счет интенсивного размножения, а вторые, значительно уступая им в этом, приобрели способность делать субстрат неблагоприятным для жизнедеятельности бактерий, выделяя в него продукты своего метаболизма — антибиотики. В результате среда используется либо грибами, либо бактериями, успевшими попасть в нее и размножиться раньше. * Симбиоз в переводе с греческого означает «сожительство». Формы симбиоза разнообразны. В некоторых случаях отношения между организмами разных видов являются взаимополезными настолько, что раздельное их существование вообще невозможно. Такой симбиоз называют мутуализмом. Примером мутуалистических взаимоотношений является сожительство человека с микрофлорой его кишечника, основным компонентом которой являются разнообразные штаммы бактерий кишечной палочки Escherichia coli. Комменсализм — форма симбиоза, при которой один вид использует остатки или излишки пищи другого, не причиняя ему видимого вреда 11. Экологический кризис и экологическая катастрофа Экологический кризис(чрезвычайная экологическая ситуация) – экологическое неблагополучие, характеризующееся устойчивыми отрицательными изменениями окружающей среды и представляющее угрозу для здоровья людей. Это напряженное состояние взаимоотношений между человечеством и природой, обусловленное несоответствием размеров производственно-хозяйственной деятельности человека ресурсно-экологическим возможностям биосферы. Экологический кризис характеризуется не столько усилением воздействия человека на природу, сколько резким увеличением влияния измененной людьми природы на общественное развитие. Экологическая катастрофа(экологическое бедствие) – экологическое неблагополучие, характеризующееся глубокими необратимыми изменениями окружающей среды и существенным ухудшением здоровья населения. Это природная аномалия, нередко возникающая на основе прямого или косвенного воздействия человеческой деятельности на природные процессы и ведущая к остронеблагоприятным экономическим последствиям или массовой гибели населения определенного региона. |