экология вопросы. Экология_ ВОПРОСЫ к Зачету. Контрольные вопросы к зачету по дисциплине экология
 Скачать 273 Kb.
|
|
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ к ЗАЧЕТУ по дисциплине «ЭКОЛОГИЯ» доцент В.М. Смирнова Понятие и задачи экологии. Объект исследования. Классификация экологии и современная экология. Экология (от греч. «ойкос» — дом, жилище и «логос» — учение) — наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают. Изначально экология развивалась как составная часть биологической науки, в тесной связи с другими естественными науками — химией, физикой, геологией, географией, почвоведением, математикой. Предметом экологии является совокупность или структура связей между организмами и средой. Главный объект изучения в экологии — экосистемы, т. е. единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания. Кроме того, она изучает отдельные виды организмов (организменный уровень), их популяции, т. е. совокупность особей одного вида (популяционно-видовой уровень) и биосферы в целом (биосферный уровень). Различают два вида экологии – общую и прикладную. Общая экология– изучает общие закономерности взаимоотношений любых живых организмов и среды обитания (включая человека как биологическое существо). В составе общей экологии выделяют следующие основные разделы: Аутэкология(от греч. autos — сам) — раздел экологии, в задачу которого входит установление пределов существования особи (организма) и тех пределов физико-химических факторов, в диапазоне которых организм может существовать. Изучение реакций организма на воздействия факторов среды позволяет выявить не только пределы, в которых он может существовать, но и физиологические и морфологические изменения, характерные для данных особей. Поэтому аутэкология изучает взаимоотношения организма с внешней средой, в основе которых лежат его морфофизиологические реакции на воздействия среды. С изучения этих реакций начинается любое экологическое исследование. Причем основное внимание уделяется биохимическим реакциям, интенсивности газового и водного обмена, а также другим физиологическим процессам, которые определяют состояние организма. Аутэкологию, исследующую индивидуальные связи отдельного организма (вида, особи) с окружающей его средой; Популяционную экологию (демоэкологию), в задачу которой входит изучение структуры и динамики популяций отдельных видов, взаимоотношения между организмами одного вида в пределах популяции и средой обитания. Популяционную экологию рассматривают и как специальный раздел аутэкологии; Синэкологию (биоценологию) — учение об экосистемах (биогеоценозах), изучающую взаимоотношение популяций, сообществ и экосистем со средой. Глобальная экология - учение о роли живых организмов (живого вещества) и продуктов их жизнедеятельности в создании земной оболочки (атмосферы, гидросферы, литосферы) ее функционирования. Экологические кризисы и катастрофы. Экологический кризис – это отрицательные и устойчивые изменения окружающей среды, которые несут потенциальную угрозу здоровью человека. Экологическая катастрофа – это не всегда результат прямого воздействия человека на природу. Но катастрофа характеризуется уже не только экономическими проблемами, но и массовой гибелью людей, животных. В чем заключаются различия экологической катастрофы и экологического кризиса? Кризис является обратимым процессом. Если человечество примет вовремя меры, то окружающая среда может вернуться в первоначальное состояние. Катастрофа – это необратимый процесс, в котором люди могут быть лишь пассивными «зрителями» или пострадавшей стороной. Есть классификация экологических кризисов и катастроф. Кризис может быть территориальным, федеральным, местным, региональным, глобальным или трансграничным. Катастрофы бывают глобальными и локальными. Когда говорится о глобальном типе катастрофы, то имеется в виду гипотетическое происшествие, при котором пострадает вся биосфера. Основная причина кризисов экосистемы – отсутствие пределов материальных желаний человека при ограниченных возможностях удовлетворения этих потребностей. Еще каких-то 20-30 лет назад никто не слышал слово «экология», о проблемах с окружающей средой говорили лишь так называемые философы, но их «крик» не воспринимался всерьез. Немного позднее стало понятно, что огромные свалки с мусором, грязная вода и воздух уже стали глобальной проблемой. Обнаружилось, что под угрозой оказались все сферы планеты. Основные причины появления кризиса: Перенаселение. Удивительный факт, что в начале XIX столетия на планете был всего лишь 1 миллиард человек, к 1987 году население увеличилось до 5 млрд, а последний 6 миллиард появился на Земле всего лишь за 12 лет. Экономическая составляющая. Практически в каждой стране пытаются сэкономить на очистных сооружениях, природе, безжалостно вырубая деревья и доставая недра из земли. Научно-технический прогресс. Казалось-бы, новые технологии должны стоять на защите природных ресурсов. На самом деле ни одно производство, даже самое современное, не является на все 100% селективным. Чем экологический кризис отличается от экологической катастрофы, уже понятно, но к чему может привести следующий кризис, и не стоим ли мы на его пороге? Большинство химических соединений, сплавов и металлов неизвестны в природе в чистом виде, а их полная утилизация практически невозможна, поэтому они накапливаются в атмосфере. Усугубило ситуацию изобретение синтетических волокон и пластмасс, которые разлагаются столетиями, нанося непоправимый ущерб окружающей среде. Причины и последствия «кислотных осадков», парникового эффекта, нарушение озонового слоя. Возможные пути выхода из критических экологических ситуаций. «Парниковый эффект» - это явление, связанное с тем, что большая часть инфракрасного излучения земной поверхности поглощается компонентами атмосферы, которые нагреваются, возвращая полученное тепло в приземное пространство, что обуславливает повышение температуры окружающей среды со всеми негативными последствиями. Виновниками «парникового эффекта» являются «парниковые» газы, в первую очередь диоксид углерода, а также метан и в известном смысле оксиды азота. Диоксида углерода в атмосфере значительно больше метана и NOx вместе взятых, поэтому главным, первоочередным направлением в борьбе с «парниковым эффектом» признана борьба за сокращение в атмосфере СО2. Пути решения проблемы… На сегодняшний день, нет недостатка в предложениях по сокращению в атмосфере СО2. Всё их многообразие условно делится на две группы. Механохимические способы, включающие операции: улавливания СО2, обработки (физическая или химическая), захоронения (в шахты, в карьеры, на дно океана и др.). Предложения биологического свойства, основанные на использовании фотосинтеза для увеличения на планете биомассы, поглощающей СО2. Термином "кислотные дожди" называют все виды метеорологических осадков : дождь, снег, град, туман, дождь со снегом. Химический анализ кислотных осадков показывает присутствие серной (H2SO4) и азотной ( HNO3) кислот. Наличие серы и азота в этих формулах показывает, что проблема связана с выбросом данных элементов в атмосферу. При сжигании топлива в воздух попадает диоксид серы, также происходит реакция атмосферного азота с атмосферным кислородом и образуются оксиды азота. Эти газообразные продукты( диоксид серы и оксид азота) реагируют с атмосферной водой с образованием кислот (азотной и серной ). В водных экосистемах кислотные осадки вызывают гибель рыб и других водных обитателей. Подкисление воды рек и озер серьезно влияет и на сухопутных животных, так как многие звери и птицы входят в состав пищевых цепей, начинающихся в водных экосистемах. Вместе с гибелью озер становится очевидной и деградация лесов. Кислоты нарушают защитный восковой покров листьев, делая растения более уязвимыми для насекомых, грибов и других патогенных микроорганизмов. Для борьбы с кислотными дождями необходимо направить усилия на сокращения выбросов кислотообразующих веществ угольными электростанциями. А для этого необходимо: использование низкосернистого угля или его очистка от серы установка фильтров для очистки газообразных продуктов применение альтернативных источников энергии Озоновый слой — часть стратосферы на высоте от 12 до 50 километров в котором под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца кислород (О2) ионизируется, приобретая третий атом кислорода, и получается озон (О3). Относительно высокая концентрация озона поглощает опасные ультрафиолетовые лучи и защищает всё живущее на суше от губительного излучения. К основным причинам его истончения относятся: 1) Во время запуска космических ракет в озоновом слое буквально «выжигаются» дыры. И вопреки старому мнению о том, что они сразу же затягиваются, эти дыры существуют довольно долгое время. 2)Самолеты летающие на высотах в 12-16 км. также приносят вред озоновому слою, тогда как летающие ниже 12 км. напротив способствуют образованию озона. 3) Выброс в атмосферу фреонов. Самой главной причиной разрушения озонового слоя является хлор и его водородные соединения. Огромное количество хлора попадает в атмосферу, в первую очередь от разложения фреонов. Фреоны – это газы, не вступающие у поверхности планеты ни в какие хим. реакции. Фреоны закипают и быстро увеличивают свой объем при комнатной температуре, и потому являются хорошими распылителями. Из-за этой особенности фреоны долгое время использовались в изготовлении аэрозолей. Демографическая ситуация в мире и в России. Современная демографическая ситуация в мире и России Демографический взрыв и демографический кризис Одной из важнейших общественно-политических проблем в России сегодня является проблема депопуляции. С девяносто второго года население России постепенно убывает, с каждым годом всё быстрее. Этой проблемой озабочены и политики и простые люди, но, к сожалению, в целом бытует совершенно неверное мнение о причинах и методах входа из кризиса. Задача науки здесь - найти реальные причины и реальные способы решения проблемы. В мире сейчас очень многие люди и организации озабочены проблемой перенаселения. Боязнь перенаселения некогда имела под собой основания: в начале XIX века Т. Мальтус предсказывал удвоение населения Земли по экспоненте каждые 25 лет. И его прогнозы были достаточной причиной для беспокойства в XX веке, т.к. в XX веке численность населения действительно росла взрывообразно. Двухмиллиардный житель Земли родился совсем недавно - в 1925 году, когда как шестимиллиардный - в 1999 году. Движение «мальтузианцев», озабоченных проблемой населения ещё сильно, но они не желают замечать, что теперь, в наше время, на самом деле такой проблемы не существует, а, наоборот, в мире, особенно в развитой его части, существует другая проблема - проблема снижения рождаемости. В 2000 году в 64-х странах, в которых проживает 44% всего мирового населения, уровень рождаемости ниже уровня, необходимого для простого воспроизводства населения. Депопуляция - проблема не только для России, в России она стоит очень остро. Среди 186 стран, Россия стоит на восьмом в числе стран с наиболее низкой рождаемостью, и на третьем в числе стран с наинизшим естественным приростом населения. Обычно смертность и рождаемость взаимосвязаны - в странах с высокой смертностью высока и рождаемость, и наоборот. Но в случае с Россией всё складывается крайне неудачно - в то время как рождаемость падает смертность остаётся на очень высоком уровне. Биосфера. Структура и границы биосферы. Биосфера (от др.-греч. «биос» — жизнь и «сфайра» — сфера, шар) — оболочка Земли, заселенная живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; можно сказать, что биосфера — это глобальная экосистема Земли. Биосфера — открытая система, в нее поступает из космоса энергия солнечного света, за счет которой существует большинство экосистем Земли. Границы биосферы Верхняя граница в атмосфере: 15 — 20 км. Она определяется озоновым слоем, задерживающим коротковолновое ультрафиолетовое излучение, губительное для живых организмов. Нижняя граница в литосфере: 3,5 — 7,5 км. Она определяется температурой перехода воды в пар и температурой денатурации белков, однако в основном распространение живых организмов ограничивается вглубь несколькими метрами. Нижняя граница в гидросфере: 10 — 11 км (Марианская впадина). Определяется дном Мирового океана, включая донные отложения. Ту часть биосферы, в которой в настоящее время постоянно встречаются живые организмы, называют эубиосферой, ее границы несколько уже. Таким образом, биосфера включает в себя часть атмосферы, гидросферы и литосферы. Основные положения учения В.И. Вернадского о биосфере. Учение Вернадского базируется на глубоких знаниях русского ученого в области биологии, биогеохимии и других наук, без которых невозможно системное понимание происходящих в живой природе процессов. До периода работы над своим фундаментальным учением автор изложил его основы в научных работах в области химии, минералогии, биохимии. Само учение о биосфере как самостоятельный научный труд было создано в 1926 году. Понятие биосферы и ноосферы Хотя термин “биосфера” был введен в науку до учения Вернадского, именно его его трактовка стала общеупотребительной. Сам Вернадский определял биосферу как “область существования живого вещества”, включая в нее три оболочки нашей планеты: литосферу, гидросферу и атмосферу. Другими словами, эта сложнейшая система охватывает собой все места существования жизни Земле: сушу (на поверхности и в недрах почвы); воду и подводное пространство; воздушную прослойку Земли. Далее учение о биосфере развивалось, в современной трактовке появилось новое определение биосферы. В него добавилась та часть планетарной материи, которая находится в непрерывном процессе обмена с живыми организмами. Понятие ноосферы также открыл для ученой общественности Вернадский. Под этим термином он подразумевал все сферы взаимодействия человека с живой природой и все то влияние, которое это взаимодействие оказывает. Основные положения учения Вернадского заключаются в постоянстве количества живого вещества на Земле, зависимости живой материи от энергии Солнца и вулканического тепла, признании происхождении живых организмов только от себе подобных (жизнь – из жизни), ведущей роли зеленых растений в усвоении энергии Солнца (фотосинтез). Экологические факторы. Классификация и взаимосвязи. Экологические факторы – это любые условия среды, которые способны оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы, хотя бы на протяжении одной из фаз их индивидуального развития. В свою очередь организм реагирует на экологический фактор специфичными приспособительными реакциями. На любой организм воздействуют биотические и абиотические факторы. Совокупность всех биотических факторов (то есть факторов живой природы), действующих на определенной территории, составляют биоценоз, или сообщество. Если же учитываются еще абиотические факторы (неживая природа, или биотоп), то это будет биогеоценоз, или экосистема Традиционно выделяли три группы экологических факторов:
Экосистемы. Определение. Структура и состав. Согласно Конвенции о биологическом разнообразии, экосистема — это динамический комплекс, образованный растениями, животными и микроорганизмами (биоценоз), а также окружающей их неживой природой (биотопом), которые взаимодействуют как одно функциональное целое. Другими словами, это участок геопространства и населяющие его живые организмы, не способные существовать отдельно друг от друга. Структура и основные компоненты Наземные системы разделены на слои, водные — на зоны. Структура экосистем складывается из биотических и абиотических элементов. К ним относятся: биомасса: растения, животные, грибы, микроорганизмы; органические соединения; неорганические вещества; климатические факторы, которые влияют на влажность, освещение, температуру. Компоненты экосистемы взаимодействуют друг с другом Уровни экологической системы Экологическая система включает в себя разные функциональные группы организмов, среди которых: Первичные продуценты. Они производят из неорганических веществ органические, используя солнечный свет или химическую энергию. Это в первую очередь способные к фотосинтезу зеленые растения, автотрофные бактерии, археи. Консументы, поедающие продуцентов, других консументов или деструкторов. К ним относятся люди и животные. Они выделяют диоксид углерода. Их останки, испражнения, шерсть, волосы представляют собой источник химической энергии. Деструкторы (микроорганизмы), которые разлагают, а затем минерализуют останки продуцентов и консументов, их испражнения или органы (опавшие листья и др.). Биотические и абиотические факторы. Общие закономерности. Абиотические факторы Эта группа влияет на живые организмы прямо или косвенно, а также имеет разделение по физическому и химическому характеру воздействия. Общим является то, что абиотические факторы создаются посредством неживой природы. К ним относятся следующие: климатические условия (освещенность, температура, давление); гидрология местности (водный режим); орография местности (особенности рельефа); геология местности (тектонические процессы); эдафический (почвенно-грунтовый состав); Биотические факторы В отличие от предыдущей группы факторов, здесь идет воздействие живых организмов друг на друга. Исходя из типа взаимодействия живых организмов между собой, выделяют следующие группы отношений: внутри одного вида; между двумя разными видами. Также существует подразделение на виды по типу представителей: фитогенные (растения); зоогенные (животные); микогенные (грибы); Также существует конкуренция двух видов: внутривидовая и межвидовая. Эти связи характеризуются прямым и опосредованным влиянием. Прямое заключается в трофических связях организмов, которые выражаются в пищевой цепочке. Примеры таких отношений: жертва и хищник, хозяин и паразит. Химический состав биосферной атмосферы, гидросферы и литосферы. Химический состав атмосферы регулируется деятельностью живых организмов и протеканием геохимических процессов на планете. Из четырех основных газов атмосферы (азот - 78%, кислород - 21%, аргон - 0,9%, СО2 - 0,03%) только аргон не связан с жизнедеятельностью живых организмов. В химическом составе литосферы можно выделить следующие элементы: Кислород, его массовая доля в составе твердой оболочки Земли составила 49,13 %; на долю Алюминия и Кремния пришлось по 26 %; железо составило 4,2 %; доля Кальция в литосфере всего 3,25 %; Гидросфера — царство воды Н20, в которой содержится примерно 3,5 % растворённых солей, диссоциированных на положительные ионы Na+ (77 % всех катионов), К+ (1,7 %), Mg2+ (18 %) и Са2+ (3,3 %) и отрицательные ионы СГ (90,3 % всех анионов), SO2- (9,3 %) и НС03- (0,4 %). Основные биогенные микро- и макроэлементы в экосистемах Термин «микроэлементы» получил особое распространение в медицинской, биологической и сельскохозяйственной научной литературе в середине XX века. В частности, для агрономов стало очевидным, что даже достаточное количество «макроэлементов» в удобрениях (троица NPK — азот, фосфор, калий) не обеспечивает нормального развития растений. Микроэлементы - элементы, содержание которых в организме человека находится в пределах от 0,01 до 0,00001 % (от нескольких г до нескольких мг); другими словами, к микроэлементам относятся все элементы, содержание которых меньше 0,1 % массы тела. По своему значению для обеспечения жизнедеятельности организма, микроэлементы можно разделить на три группы: микроэлементы эссенциальные, микроэлементы условно эссенциальные, микроэлементы токсичные и малоизученные. Биогенные макроэлементы — это те, которые требуются организмам в относительно больших количествах. Первостепенное значение среди них имеют фосфор и азот в доступной для организмов форме. Фосфор — это важнейший и необходимый элемент протоплазмы, а азот входит во все белковые молекулы. Продуценты, консументы, редуценты. Примеры. Продуценты (производители)-автотрофные организмы, которые образуют органическое вещество из неорганического. Чаще всего продуцентами являются растения или же цианобактерии. Консументы (потребители)-гетеротрофные организмы, потребляющее органическое вещество. Редуценты (разрушители)-гетеротрофные организмы, питающиеся органическими остатками, разлагая их до минеральных веществ. Это грибы, сапротрофные бактерии и некоторые животные. 1. Продуценты: липа, дуб, подснежник, медуница, ясень, вяз, клен. 2. Консументы: олень, крот, еж, бобры, кабан, скворец, зяблик, синица, тетерев, ящерица. 3. Редуценты: дождевой червь, навозный жук, грибы, бактерии. Основные природоохранные меры по сохранению биологического разнообразия. Среди разработанных мер, направленных на сохранение и экологически оправданное использование биоразнообразия, основными являются: 1) сокращение загрязненности окружающей среды; 2) защита отдельных видов или групп организмов от чрезмерной эксплуатации; 3) создание и защита особой среды обитания различных видов — биосферных заповедников, национальных парков и т.п.; 4) сохранение отдельных видов организмов в ботанических садах ил и в банках генов. Разработка соответствующих программ и принятие конвенций является эффективным направлением деятельности..Для эффективного выполнения рекомендаций Конвенции на европейском континенте в 1995 г. принята Паневропейская Стратегия по биологическому и ландшафтному разнообразию. она основное внимание уделяет прибрежным и морским экосистемам, особенно подверженным антропогенному загрязнению. В 1995 г. было принято Постановление Правительства Российской Федерации «О мерах по выполнению Конвенции о биологическом разнообразии».Защита генофонда — важнейшего природного ресурса. Каждый биологический вид неповторим, он несет в себе информацию о развитии растительного и животного мира, имеющую огромное научное и прикладное значение. Так как все возможности использования данного организма в отдаленной перспективе непредсказуемы, весь генофонд нашей планеты (за исключением, может быть, некоторых опасных для человека болезнетворных организмов) подлежит строгой охране. Признаки живых организмов. Автотрофы и гетеротрофы. Признаки живых орг : 1. Обмен веществ и энергии с окружающей средой, за счет которого поддерживается постоянство внутренней среды организма (гомеостаз). 2. Раздражимость – способность организма избирательно реагировать на внешние воздействия. 3. Самовоспроизведение – способность организма давать потомство, которое за счет наследственности похоже на родителя. 4. Способность к эволюции: за счет изменчивости дети рождаются не полными копиями родителей, и этих детей рождается слишком много, на всех не хватает ресурсов, поэтому выживают наиболее приспособленные. 5. Постоянство состава: 98% массы всех живых организмов составляют СОНN, причем углерода и азота в них содержится гораздо больше, чем в окружающей среде Автотрофные организмы (от авто... и греческого trophē — пища), аутотрофные организмы, синтезирующие из неорганических веществ необходимые для жизни органические вещества. Роль в природе огромна, т. к. они создают все органические вещества, которые не может синтезировать человек и почти все животные. К ним относятся высшие растения (кроме паразитных и сапрофитных), водоросли и некоторые бактерии. Гетеротрофные организмы (греч. «гетерос» — другой, разный, «трофе» —питание) — организмы, неспособные образовывать органические вещества из неорганических и питающиеся готовыми органическими веществами. При этом они могут быть сапротрофами и паразитами. К сапротрофам, питающимся органическими веществами мертвых организмов, относится большинство животных, бактерии гниения и брожения, шляпочные и плесневые грибы, дрожжи. К паразитам, питающимся за счет готовых органических веществ живых организмов, относятся некоторые простейшие, паразитические черви, клещи, кровососущие насекомые, а также вирусы, фаги, болезнетворные бактерии, паразитические грибы, цветковые растения-паразиты (омела, повилика, заразиха). Как мы видим, главное отличие гетеротрофов от автотрофов заключается в химической природе необходимых им питательных веществ. Отличается и сущность процессов их питания. Автотрофные организмы затрачивают энергию при преобразовании неорганических веществ в органические, гетеротрофы энергию при питании не затрачивают. Автотрофы и гетеротрофы разделяются еще на две группы в зависимости от используемого источника энергии (в первом случае) и от пищевого субстрата, используемого микроорганизмами второго типа. Понятие об экологической нише. Принцип Гаузе. Экологическая ниша - это совокупность факторов среды, в пределах которых обитает тот или иной вид организмов, его место в природе, в пределах которого данный вид может существовать неограниченно долго. Экологическая диверсификация- явление разделения экологической ниши в результате межвидовой конкуренции. Принцип исключения Гаузе - закон, согласно которому два вида не могут существовать в одной и той же местности, если они занимают одну и ту же экологическую нишу. В связи с этим принципом при ограниченности возможностей пространственно-временного разобщения один из видов вырабатывает новую экологическую нишу или исчезает. Гаузе изучал конкуренцию между двумя видами инфузорий. В результате установил, что при изолированном содержании численность каждого вида инфузорий увеличивается до тех пор, пока не достигнет максимума Понятия "биологический вид" и "популяция". Динамика развития популяций. Биологический вид — целостная система, устойчивая при сохранении местообитания, условий среды. Особи одного вида неравномерно размещены по территории. В одних местах более распространены, в других не могут жить. Популяция — совокупность совместно обитающих особей одного вида. Динамика популяции ― это изменения основных демографических показателей популяции во времени ― численно. сти, биомассы, популяционной структуры (возрастного состава) ― под влиянием действующих на них факторов. Важным процессом динамики популяций является рост численности (или просто рост популяции), который происходит при освоении организмами новых мест обитания или после перенесённой катастрофы. Статистические и динамические показатели популяций. Количественные показатели популяций разделяют на статистические и динамические. Статические показатели характеризуют состояние популяции на данный момент времени. К ним относятся её численность, плотность и показатели структуры. Численность – это количество животных или растений в пределах некоторой пространственной единицы: ареал, бассейна реки, области, района и т. д. Плотность – число особей, приходящихся на единицу площади, например, плотность населения – количество человек, приходящееся на один квадратный километр. Показатели структуры: половой – соотношение полов, размерный – соотношение количества особей разных размеров, возрастной – соотношение особей различного возраста в популяции. Каждое животное при уменьшении количества корма расширяет свою территорию. Такое его действие называют территориальным поведением. Чем крупнее животное, тем большая площадь требуется на добычу пищи, поэтому, чем больше размеры тела особи тем меньше плотность популяции. Ограничивают возможность расселение как биотические (пресс хищников), так и абиотические (толерантность популяции) факторы. Динамические показатели характеризуют процессы, протекающие в популяции за какой- то промежуток времени. Основными динамическими показателями популяций являются рождаемость, смертность и скорость роста популяций. Типы межпопуляционных и внутрипопуляционных взаимодействий. Примеры. Внутривидовые взаимодействия между особями одного и того же вида складываются из группового и массового эффектов и внутривидовой конкуренции..групповой и массовый эффекты - обозначают то что особи одного вида могут объединяться в группы. Эти эффекты называются демографическими факторами, они характеризуют динамику численности и плотность групп организмов на популяционном уровне, в основе которой лежит внутривидовая конкуренция, которая в корне отличная от межвидовой. Межвидовые взаимоотношения : 1) нейтрализм - оба вида независимы друг от друга и не оказывают никакого влияния друг на друга; 2) конкуренция - каждый из видов оказывает на другой неблагоприятное воздействие; 3) мутуализм - виды не могут существовать друг без друга; 4) протокооперация - оба вида образуют сообщество , но могут существовать и раздельно , хотя сообщество приносит им пользу; 5) комменсализм- один вид извлекает пользу, а другому всё равно на него (взаимная терпимость); 6) аменсаллизм - один вид угнетает рост и размножение другого ; 7) паразитизм (ну эт понятно) ; 8) хищничество хищник питается жертвой Например Микропаразиты размножаются непосредственно внутри тела хозяина, обычно внутри его клеток. К ним относятся протисты, бактерии и вирусы. Многие из них являются переносчиками опасных заболеваний. Гомеостаз экосистем как механизм популяционного равновесия. Гомеостаз — способность биологических систем — организма, популяции и экосистем — противостоять изменениям и сохранять равновесие. Исходя из кибернетической природы экосистем — гомеостатический механизм — это обратная связь. Например, у пойкилотермных животных изменение температуры тела регулируется специальным центром в мозге, куда постоянно поступает сигнал обратной связи, содержащий данные об отклонении от нормы, а от центра поступает сигнал, возвращающий температуру к норме. Таким образом, равновесие экосистемы - это равновесие составляющих ее популяций, которых в экосистеме может быть сотни или даже тысячи. Устойчивое увеличение или уменьшение любой популяции приводит к изменению экосистемы в целом. Стабильность, равновесие экосистемы и постоянное возобновление ее видового состава называется гомеостазом экосистемы. Сукцессия. Первичная и вторичная сукцессия. Сукцессия — это последовательная, закономерная смена одних сообществ другими на определённом участке территории, обусловленная внутренними факторами развития экосистем. Каждое предыдущее сообщество предопределяет условия существования следующего и собственного исчезновения. Первичная сукцессия - это зарастание места, ранее не занятого растительностью: голых скал или застывшей вулканической лавы. Жить на таком грунте способны лишь немногие растения, их называют пионерами сукцессий. Типичные пионеры - мхи и лишайники. Они изменяют грунт, выделяя кислоту, которая разрушает и разрыхляет камни. Отмирающие мхи и лишайники под действием бактерий - редуцентов разлагаются, а их остатки перемешиваются с рыхлым каменистым субстратом (песком). Так образуется первая почва, на которой уже могут расти другие растения. Необходимость разрушения материнской горной породы - главная причина медленного хода первичных сукцессий; отметьте увеличение толщины почвенного слоя по мере сукцессии. Термин «вторичная сукцессия» относится к сообществам, которые развиваются на месте уже существовавшего ранее сформированного сообщества. В местах, где хозяйственная деятельность людей не вмешивается во взаимоотношения организмов, складывается климаксовое сообщество, которое может существовать неопределенно долгое время - до тех пор, пока какое-либо воздействие извне (вспашка земли, рубка леса, пожар, извержение вулкана, наводнение) не нарушит его природную структуру. В случае разрушения сообщества в нем начинается сукцессия - медленный процесс восстановления исходного состояния. Примеры вторичных сукцессий: зарастание заброшенного поля, луга, гари или вырубки. Вторичная сукцессия длится несколько десятков лет. Она начинается с того, что на освобожденном участке почвы появляются однолетние травянистые растения. Это - типичные сорняки: одуванчик, осот, мать-и-мачеха и др. Закон толерантности. Закон минимума и закон максимума. Наиболее полно и в наиболее общем виде всю сложность влияния экологических факторов на организм отражает закон толерантности В.Шелфорда: отсутствие или невозможность процветания определяется недостатком (в качественном или количественном смысле) или, наоборот, избытком любого из ряда факторов, уровень которых может оказаться близким к пределам переносимого данным организмом. Эти два предела называют пределами толерантности. Уровень толерантности отдельного организма зависит от его возраста, здоровья, физиологического состояния, генотипа (например, толерантность к спиртному). К постепенно изменяющимся условиям можно адаптироваться (привыкнуть). На организм действует множество экологических факторов. Если концентрация факторов приближается к пределам устойчивости к нему организма, то такой фактор становится лимитирующим. Впервые на значение лимитирующих факторов указал немецкий агрохимик Ю.Либих в середине 19 века. Он установил «закон минимума»: если в ряду большого числа факторов, влияющих на организм, какой-либо находится в дефиците (минимуме), то именно он становится определяющим (лимитирующим) для организма. Действие данного закона ограничивают два принципа. Первый: закон Либиха строго применим только в условиях стационарного состояния. Более точная формулировка: «при стационарном состоянии лимитирующим будет то вещество, доступные количества которого наиболее близки к необходимому минимуму». Второй принцип касается взаимодействия факторов. Высокая концентрация или доступность некоторого вещества может изменять потребление минимального питательного вещества. Организм иногда заменяет одно, дефицитное вещество другим, имеющимся в избытке. Лимитирующим фактором может быть не только недостаток, но и избыток факторов, таких как тепло, свет, влажность. Представление о лимитирующем влиянии максимума, наравне с минимумом ввёл В. Шелфорд, и оно носит название «закон максимума». Что касается закона минимума Ю.Либиха, то он имеет ограниченное действие и только на уровне химических веществ. Р.Митчерлих показал, что урожай зависит от совокупного действия всех факторов жизни растений, включая сюда температуру, влажность, освещённость и т.д. Энергетика экосистем. Передача энергии по пищевым цепям. Основу «работы» экосистемы составляют два связанных процесса: круговорот веществ, который осуществляется благодаря деятельности продуцентов, консументов и редуцентов, и протекание через нее потока энергии, поступающей извне. Энергия используется однократно и расходуется на «раскручивание» круговоротов веществ. Круговороты веществ в конкретной экосистеме и биосфере имеют сходную природу, и потому мы рассмотрим их в главе 13. Физики определяют энергию как способность производить работу или теплообмен между двумя объектами, обладающими разной температурой. Энергия является основой «работы» любой экосистемы, в которой происходят синтез и многократные преобразования веществ. Основным источником энергии является Солнце. Даже гетеротрофные экосистемы используют солнечную энергию, хотя и через посредника, в роли которого выступает автотрофная экосистема, поставляющая для нее органические вещества. Поток солнечной энергии постоянно протекает через фотоавтотрофные организмы, причем при передаче энергии от одного организма к другому в пищевых цепях происходит ее рассеивание в виде тепла. Из поступающей на Землю энергии Солнца экосистемой усваивается не более 2% (в экспериментальных культурах морских планктонных водорослей удалось достичь уровня фиксации солнечной энергии 3,5%). Большая часть энергии используется на транспирацию, отражается листьями, идет на нагревание атмосферы, воды и почвы (см. 2.2.2). Последовательность организмов, в которой каждый предыдущий организм служит пищей последующему, называется пищевой цепью. Каждое звено такой цепи представляет трофический уровень (растения, фитофаги, хищники I порядка, хищники II порядка и т.д.). Различают два типа пищевых цепей: пастбищные (автотрофные), в которых в качестве первого звена выступают растения (трава – корова – человек; трава – заяц – лисица; фитопланктон – зоопланктон – окунь – щука и др. ), и детритные (гетеротрофные), в которых первое звено представлено мертвым органическим веществом, которым питается детритофаг (опавший лист – дождевой червь – скворец – сокол). Закон 10 % и "пирамида биомасс". Энергетический закон 10 % и «пирамида энергий». Правило Линдемана (10%) Сквозной поток энергии, проходя через трофические уровни биоценоза, постепенно гасится. В 1942 г. Р. Линдеман сформулировал закон пирамиды энергий, или закон (правило) 10%, согласно которому с одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой, более высокий ее уровень (по «лестнице»: продуцент - консумент - редуцент) в среднем около 10% поступившей на предыдущий уровень экологической пирамиды энергии. Обратный поток, связанный с потреблением веществ и продуцируемой верхним уровнем экологической пирамиды энергии более низкими ее уровнями, например, от животных к растениям, намного слабее - не более 0,5% (даже 0,25%) от общего ее потока, и потому говорить о круговороте энергии в биоценозе не приходится. Если энергия при переходе на более высокий уровень экологической пирамиды десятикратно теряется, то накопление ряда веществ, в том числе токсичных и радиоактивных, в примерно такой же пропорции увеличивается. Этот факт фиксирован в правиле биологического усиления. Оно справедливо для всех ценозов. В водных биоценозах накопление многих токсичных веществ, в том числе хлорорганических пестицидов, коррелирует с массой жиров (липидов), т.е. явно имеет энергетическую подоснову. |