1. Антропогенные экологические кризисы биосферы
 Скачать 199.66 Kb.
|
|
12.Роль живых организмов в геохимической функции в биосфере. После гибели организмов живое вещество непосредственно участвует в образовании известняков, углей, нефти и др. Зеленые растения в результате фотосинтетической деятельности создают всю массу кислорода современной атмосферы Земли. Морские водоросли концентрируют значительное количество йода. Еще более разнообразно косвенное влияние организмов и продуктов их деятельности на геохимические процессы. Микроорганизмы участвуют, например, в окислении железа, марганца и других элементов, что ведет к выпадению их из природных растворов и отложению в осадках. Микроорганизмы восстанавливают сульфаты, образуя биогенные месторождения серы и др. 13.Биосфера как экосистема. Биосфера, по В. И. Вернадскому, это оболочка земли где существует или когда либо существовала жизнь и которая подвергается или подвергалась воздействию живых организмов. На Земле нет не одного уголка, где бы не встречались живые организмы. Отдельные организмы на определенных территориях образуют популяции, популяции разных видов объединяются в биоценозы. Биоценозы и неживые факторы среды образуют биогеоценозы или экосистемы. Каждая экосистема граничит с другой экосистемой, происходит обмен веществом и энергией. И таким образом все экосистемы Земли объединены круговоротом веществ и потоком энергии и образуют единую глобальную экосистему, которую называют биосферой 14.Что такое биосфера? Какие границы биосферы? Биосфера— оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности Границы биосферы Верхняя граница в атмосфере: 15—20 км(озоновый слой, задерживает УФ излучение) Нижняя граница в литосфере: 3,5—7,5 км.(t перехода воды в пар и денатурация белка) Граница между атмосферой и литосферой в гидросфере: 10—11 км. Определяется дном Мирового Океана 15. Абиотические факторы 1. Свет. Их лучи(главный источник тепла), видимые(обеспечивает фотосинтез), УФ(короткие лучи губительны для живого, задерживаются озоновым слоем) 2. Влажность атмосферного воздуха – параметр, характеризующий процесс насыщения его водяными парами. 3. Осадки являются результатом конденсации водяных паров. Они играют важную роль в круговороте воды на Земле. 4. Газовый состав атмосферы. Важнейшим биогенным элементом атмосферы, который участвует в образовании белков в организме, является азот. Кислород, поступающий в атмосферу в основном от зеленых растений, обеспечивает дыхание. Углекислый газ является естественным демпфером солнечного и ответного земного излучений. Озон выполняет экранирующую роль по отношению к ультрафиолетовой части солнечного спектра. 5. Температура на поверхности Земли определяется температурным режимом атмосферы и тесно связана с солнечным излучением. Для большинства наземных животных и растений температурный оптимум колеблется от 15 до 30°С. 16. Биотические факторы: Под биотическими факторами понимают совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие. Биотические факторы, или разнообразные формы влияния жизнедеятельности одних организмов на другие. Их многочисленные формы с достаточной долей условности можно разделить на ряд групп: Нейтрализм; Конкуренция; Аменсализм; Паразитизм; Хищничество; Комменсализм; Протокооперация; Мутуализм. 17. Классификация экологических факторов •По характеру воздействия Прямо действующие — непосредственно влияющие на организм, главным образом на обмен веществ Косвенно действующие — влияющие опосредованно, через изменение прямо действующих факторов (рельеф, экспозиция, высота над уровнем моря и др.) •По происхождению *Абиотические — факторы неживой природы: климатические: годовая сумма температур, среднегодовая температура, влажность, давление воздуха, почвы, химический состав почвы орографические: рельеф, высота над уровнем моря, крутизна и экспозиция склона химические: газовый состав воздуха, солевой состав воды, концентрация, кислотность. физические: шум, магнитные поля, теплопроводность и теплоёмкость, радиоактивность, интенсивность солнечного излучения *Биотические — связанные с деятельностью живых организмов: фитогенные — влияние растений микогенные — влияние грибов зоогенные — влияние животных микробиогенные — влияние микроорганизмов *Антропогенные (антропические): физические: использование атомной энергии, перемещение в поездах и самолётах, влияние шума и вибрации. химические: использование минеральных удобрений и ядохимикатов, загрязнение оболочек Земли отходами промышленности и транспорта. биологические: продукты питания; организмы, для которых человек может быть средой обитания или источником питания. •По расходованию Ресурсы — элементы среды, которые организм потребляет, уменьшая их запас в среде (вода, CO2, O2, свет) Условия — не расходуемые организмом элементы среды (температура, движение воздуха, кислотность почвы) • По направленности Векторизованные — направленно изменяющиеся факторы: заболачивание, засоление почвы Многолетние-циклические — с чередованием многолетних периодов усиления и ослабления фактора, например изменение климата в связи с 11-летним солнечным циклом Осцилляторные (импульсные, флуктуационные) — колебания в обе стороны от некоего среднего значения (суточные колебания температуры воздуха, изменение среднемесячной суммы осадков в течение года) 18.Лимитирующие факторы. Экологический оптимум. В экологии под лимитирующим (ограничивающим) фактором понимается любой фактор, который ограничивает процесс развития или существования организма, вида или сообщества. Им может быть любой из действующих в природе экологических факторов: вода, тепло, свет, ветер, рельеф, содержание в почве необходимых для жизнедеятельности растений солей и химических элементов, а в водной среде — химизм и качество воды, количество доступного кислорода и углекислого газа. Такими факторами могут быть конкуренция со стороны другого вида, присутствие хищника или паразита. Оптимумэкологический- условия, в которых наблюдается наилучшая жизненность вида. Чем значительнее отклонение действия фактора от оптимума, тем больше данный фактор угнетает жизнедеятельность популяции. 19.Основные ограничивающие факторы распространения живых форм на Земле ограничивающие факторы — экологические факторы, выходящие за границы максимума или минимума выносливости, ограничивающие существование вида. * ограниченные возможности расселения. организмы данного вида отсутствуют в определенном месте только потому, что их способности к расселению недостаточно, чтобы преодолеть расстояние от тех мест, где они встречаются регулярно. В первом приближении эти факторы могут быть разделены на биотические (т. е. связанные непосредственно с активностью других живых организмов) и абиотические (т. е. связанные с влиянием физических и химических особенностей данного местообитания, хотя на самом деле это разделение условно). * Биотические факторы, прежде всего пресс хищников и конкурентов, а также нехватка пищи, часто выступают в качестве агентов, препятствующих развитию популяций определенных организмов в тех или иных конкретных местообитаниях. *Абиотические факторы, неспособность переносить свойственные данному местообитанию физические и химические условия (температуру, влажность, освещенность, химический состав почвы, для водных организмов — соленость и вообще химический состав воды и т. д.). 20.Пищевые цепи питания .Структура цепей питания. Пищевая (трофическая) цепь — ряд взаимоотношений между группами организмов (растений, животных, грибов и микроорганизмов), при котором происходит перенос вещества и энергии путем поедания одних особей другими. Организмы последующего звена поедают организмы предыдущего звена, и таким образом осуществляется цепной перенос энергии и вещества, лежащий в основе круговорота веществ в природе. При каждом переносе от звена к звену теряется большая часть (до 80—90 %) потенциальной энергии, рассеивающейся в виде тепла. По этой причине число звеньев (видов) в цепи питания ограничено и не превышает обычно 4—5. Структура пищевой цепи Пищевая цепь представляет собой связную линейную структуру из звеньев, каждое из которых связано с соседними звеньями отношениями «пища — потребитель». В качестве звеньев цепи выступают группы организмов, например, конкретные биологические виды. Связь между двумя звеньями устанавливается, если одна группа организмов выступает в роли пищи для другой группы. Первое звено цепи не имеет предшественника, то есть организмы из этой группы в качестве пищи не использует другие организмы, являясь продуцентами. Чаще всего на этом месте находятся растения, грибы, водоросли. Организмы последнего звена в цепи не выступают в роли пищи для других организмов. 21. Биогеоценоз, его структура и функционирование. Биогеоценоз – устойчивая динамическая система, образованная сообществом организмов биоценоза и окр. их неживой природой. Сущность функционирования биогеоценоза можно представить в виде сложной системы множества синхронных биопотоков, направленных в биогеоценоз извне и исходящих из него. Предлагается различать две стороны этой сущности: Одна сторона – статичность, или неподвижность, отражаемая в пространственной структуре. Вторая сторона сущности отражает мобильность и многофункциональность биогеоценоза. Продуценты – автотрофы, синтезируют органические вещества из неорган.(растения, цианобактерии.) Консументы —гетеротрофы, растительно и плотоядные(животные) Редуценты — гетеротрофы, разрушающие остатки мертвых растений и животных(бактерии, грибы) 22. искусственные экологические системы Искусственные экосистемы — это экосистемы, созданные человеком, например, агроценозы, природно-хозяйственные системы 1. меньшим числом видов и преобладанием организмов одного или нескольких видов (низкая выравненность видов); 2.невысокой устойчивостью и сильной зависимостью от энергии, вносимой в систему человеком; 3.короткими цепями питания из-за небольшого числа видов; 4.незамкнутым круговоротом веществ вследствие изъятия урожая (продукции сообщества) человеком, тогда как естественные процессы наоборот стремятся включить в круговорот как можно большую часть урожая. 23. Общие свойства биогеоценозов: устойчивость и способность эволюционировать. Биогеоценоз – устойчивая динамическая система, образованная сообществом организмов и окр.неживой природой. Эволюция биогеоценоза базируется на эволюции отдельных популяций разнообразных организмов, а результатом ее является возникновение сообщества, включающего в себя новые виды, каждый из которых выполняет присущую только ему функцию в целостной системе. Устойчивость: достаточность жизненного пространства, то есть такой объем или площадь, которые обеспечивают один организм всеми необходимыми ему ресурсами. а)богатство видового состава. Чем он богаче, тем устойчивее цепи питания и, следовательно, круговорот веществ. б)многообразие взаимодействия видов, которые также поддерживают прочность трофических отношений. в) средообразующие свойства видов, то есть участие видов в синтезе или окислении веществ. г)направление антропогенного воздействия. 24.Биогеоценозы.Экологическая сукцессия. Биогеоценоз – устойчивая динамическая система, образованная сообществом организмов биоценоза и окр. их неживой природой. Сущность функционирования биогеоценоза можно представить в виде сложной системы множества синхронных биопотоков, направленных в биогеоценоз извне и исходящих из него. Предлагается различать две стороны этой сущности: Одна сторона – статичность, или неподвижность, отражаемая в пространственной структуре. Вторая сторона сущности отражает мобильность и многофункциональность биогеоценоза. Продуценты – автотрофы, синтезируют органические вещества из неорган.(растения, цианобактерии.) Консументы —гетеротрофы, растительно и плотоядные(животные) Редуценты — гетеротрофы, разрушающие остатки мертвых растений и животных(бактерии, грибы) Экологическую сукцессию можно определить как процесс последовательной и закономерной смены биогеоценозов. Первичная освоение организмами территорий, на которых ранее не существовало живых существ Вторичная происходит на месте, где ранее уже существовал биогеоценоз, но был уничтожен в результате какой-либо катастрофы. 25. Экологические факторы. Их характеристика. Экологические факторы — свойства среды обитания, оказывающие какое-либо воздействие на организм. Индифферентные элементы среды, например, инертные газы, экологическими факторами не являются. Экологические факторы отличаются значительной изменчивостью во времени и пространстве. Например, температура сильно варьирует на поверхности суши, но почти постоянна на дне океана или в глубине пещер. Один и тот же фактор среды имеет разное значение в жизни совместно обитающих организмов. Экологические факторы могут выступать как раздражители, вызывающие приспособительные изменения физиологических функций; как ограничители, обусловливающие невозможность существования тех или иных организмов в данных условиях; как модификаторы, определяющие морфо-анатомические и физиологические изменения организмов. 26.Экологическая система и биогеоценоз. Экологическая система - совокупность совместно обитающих организмов и условий среды, в которой они обитают. экологические системы представляют собой основные природные единицы на поверхности Земли, в которые входит «не только комплекс организмов, но и весь комплекс физических факторов Биогеоценоз — с-ма, включающая сообщество живых организмов и тесно связанную с ним совокупность абиотических ф-ров среды в пределах одной территории, связанные между собой круговоротом веществ и потоком энергии. Представляет собой устойчивую саморегулирующуюся экологическую систему, в которой органические компоненты (животные, растения) неразрывно связаны с неорганическими (вода, почва). * биогеоценозы обычно считаются частным случаем экосистемы. Разными авторами в определении термина биогеоценоз перечисляются конкретные биотические и абиотические компоненты биогеоценоза, в то время как определение экосистемы носит более общий характер. 27.Критические точки. Зона пессимума ,оптимума Максимально и минимально переносимые значения фактора – это критические точки, за пределами которых существование уже невозможно, наступает смерть. Зона пессимума - крайние (за пределами оптимума) участки диапазона колебания экологический фактора, где наблюдается угнетение жизнедеятельности организма (популяции). Зона оптимума — это тот диапазон действия фактора, который наиболее благоприятен для жизнедеятельности. Отклонения от оптимума определяют зоны пессимума. В них организмы испытывают угнетение 28 Формы межвидовых биотических связей в биоценозах? Две формы: Антибиоз – невозможность сосуществования двух видов организмов, основанная на конкуренции прежде всего за источник питания.(сапрофитные бактерии и плесневые грибы) Симбиоз- сожительство. Бывают разные виды: Мутуализм- невозможность существовать друг без друга. (кишечная палочка и человек) Комменсализм – один используют остатки жизнедеятельности другого.(ротовая и кишечная амёба у человека) Хищничество – один раз убил вот и все взаимодействие. Паразитизм – многократное использование для питания. 29.Круговорот веществ в биосфере. проблема утилизации ксенобиотиков Главная функция биосферы заключается в осуществлении круговорота химических элементов. Глобальный биотический круговорот совершается при участии всех населяющих планету организмов. Он заключается в циркуляции веществ между почвой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Большой круг обмена веществ - это безостановочный планетарный процесс циклического, неравномерного во времени и пространстве перераспределения вещества, энергии и информации, многократно входящих в непрерывно обновляющиеся экологические системы биосферы. Большой круг биотического обмена наиболее ярко проявляется в круговороте воды и циркуляции атмосферы. Малый биотический круговорот происходит на основе большого и заключается в циркуляции веществ между растениями, животными и микроорганизмами. В современной науке угрожающие жизни живых организмов вещества называют ксенобиотиками. В середине 1960-х гг. были обнаружены почвенные микроорганизмы, способные к деградации ксенобиотиков— гербицидов, пестицидов, хладагентов, растворителей и т. д. Это открытие подтвердило правильность предположения о том, что микроорганизмы можно использовать для экономичного и эффективного разрушения токсичных химических отходов. Бактерии, разрушающие негалогенированные ароматические соединения, как правило, превращают их в катехол (рис.1) или протокатехоат (рис.2), а затем, в ходе нескольких реакций окислительного расщепления, — в ацетил-Со А и сукцинат (рис.3) или пируват и ацетальдегид (рис.4). Эти последние соединения метаболизируются практически всеми микроорганизмами. 30. Основной закон экологии. Гомеостаз и сукцессия экосистемы 1. ЗАКОН внутреннего динамического равновесия: наличие ответных реакций отдельных или взаимосвязанных природных систем и их иерархий при воздействии на них вещества, энергии или информации; любое изменение среды ведет к ответным реакциям, стремящимся нейтрализовать результаты изменений. 2. ЗАКОН максимизации энергии: выживание или сохранение одной системы в соперничестве с другими определяется наилучшей организацией поступления в нее энергии и использования ее максимального количества наиболее эффективным способом. 3. ЗАКОН минимума: выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей; жизненные возможности организма или системы лимитируют экологические факторы, количество и качество которых близки к необходимому организму или экосистеме минимуму. 4. ЗАКОН ограниченности природных ресурсов: все природные ресурсы Земли являются конечными. 5. ЗАКОН пирамиды энергий, правило 10%: каждый последующий трофический уровень ассимилирует не более 10% энергии предыдущего. Гомеостаз. Поддержание численности, оптимальной в данных условиях, называется гомеостазом популяции. Гомеостатические возможности популяций различны и осуществляются они через взаимоотношения особей между собой и с окружающей средой. Цель и значение адаптации состоит в сохранении биологического гомеостаза. Гомеостаз включает в себя два взаимосвязанных процесса - достижение устойчивого равновесия и саморегуляцию. Сукцессия. процесс, при котором сообщества видов растений и животных замещаются с течением времени другими, обычно более сложными сообществами. Выделяют два вида экологических сукцессий: первичные и вторичные. Первичная сукцессия - это последовательное развитие сообществ на участках, лишенных почв. Такими участками могут быть скалы, остывшая лава и т.п. На таких бесплодных участках первичная сукцессия от голой скальной породы до зрелого леса может занять от сотен до тысяч лет. вторичная сукцессия, то есть последовательное развитие сообществ в ареале, в котором естественная растительность была устранена или сильно нарушена, но почва не была уничтожена. Участками, на которых может наблюдаться вторичная сукцессия, могут быть заброшенные сельхозугодия, сгоревшие или вырубленные лесные участки, земли, где растительность уничтожена в результате ведения горностроительных работ и т.п. Поскольку имеется в наличии какой-то слой почвы, новая растительность может появиться в течение всего нескольких недель. |