биология. EKZAMEN_BIO (Восстановлен). Краткий обзор 1) единство химического состава, 2) обмен веществ, 3) самовоспроизведение (репродукция), 4) наследственность
 Скачать 1.8 Mb.
|
Классификация экологических факторов (по происхождению)1. Абиотические факторы - это совокупность факторов неживой природы, влияющих на жизнь и распространение живых организмов. Среди них различают: 1.1. Физические факторы - такие факторы, источником которых служит физическое состояние или явление (например, температура, давление, влажность, движение воздуха и др.). 1.2. Химические факторы - такие факторы, которые обусловлены химическим составом среды (соленость воды, содержание кислорода в воздухе и др.). 1.3. Эдафические факторы (почвенные) - совокупность химических, физических, механических свойств почв и горных пород, оказывающих воздействие как на организмы, для которых они являются средой обитания, так и на корневую систему растений (влажность, структура почвы, содержание биогенных элементов и др.). 2. Биотические факторы - совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других, а также на неживую компоненту среды обитания. 2.1. Внутривидовые взаимодействия характеризуют взаимоотношения между организмами на популяционном уровне. В основе их лежит внутривидовая конкуренция. 2.2. Межвидовые взаимодействия характеризуют взаимоотношения между различными видами, которые могут быть благоприятными, неблагоприятными и нейтральными. Соответственно, обозначим характер воздействия +, - или 0. Тогда возможны следующие типы комбинаций межвидовых взаимоотношений: 00 нейтрализм - оба вида независимы и не оказывают никакого действия друг на друга; в природе встречается редко (белка и лось, бабочка и комар); +0 комменсализм - один вид извлекает пользу, а другой не имеет никакой выгоды, вреда тоже; (крупные млекопитающие (собаки, олени) служат разносчиками плодов и семян растений (репейник), не получая ни вреда, ни пользы); -0 аменсализм - один вид испытывает от другого угнетение роста и размножения; (светолюбивые травы, растущие под елью, страдают от затенения, а самому дереву это безразлично); ++ симбиоз - взаимовыгодные отношения: ? мутуализм - виды не могут существовать друг без друга; инжир и опыляющие его пчелы; лишайник; ? протокооперация - совместное существование выгодно обоим видам, но не является обязательным условием выживания; опыление пчелами разных луговых растений; - - конкуренция - каждый из видов оказывает на другой неблагоприятное воздействие; (растения конкурируют между собой за свет и влагу, т.е. когда используют одни и те же ресурсы, тем более, если они недостаточны); + - хищничество - хищный вид питается своей жертвой; + - паразитизм - паразит тормозит рост и развитие своего хозяина и может вызвать его гибель. 2.3. Воздействие на неживую природу (микроклимат). Например, в лесу под влиянием растительного покрова создаётся особый микроклимат, или микросреда, где по сравнению с открытым местообитанием создаётся свой температурно-влажностной режим: зимой здесь на несколько градусов теплее, летом - прохладнее и влажнее. Особая микросреда создаётся также в кроне деревьев, в норах, в пещерах и т. п. 3. Антропогенные факторы - факторы, порожденные деятельностью человека и воздействующие на окружающую природную среду: непосредственное воздействие человека на организмы или воздействие на организмы через изменение человеком их среды обитания (загрязнение окружающей среды, эрозия почв, уничтожение лесов, опустынивание, сокращение биологического разнообразия, изменение климата и др.). Выделяют следующие группы антропогенных факторов: 1. изменение структуры земной поверхности; 2. изменение состава биосферы, круговорота и баланса входящего в нее вещества; 3. изменение энергетического и теплового баланса отдельных участков и регионов; 4. изменения, вносимые в биоту. Существует и другая классификация экологических факторов. Большинство факторов качественно и количественно изменяется во времени. Например, климатические факторы (температура, освещённость и др.) меняются в течение суток, сезона, по годам. Факторы, изменение которых во времени повторяется регулярно, называютпериодическими. К ним относятся не только климатические, но и некоторые гидрографические - приливы и отливы, некоторые океанские течения. Факторы, возникающие неожиданно (извержение вулкана, нападение хищника и т.п.) называются непериодическими. Вопрос 194. Лимитирующие факторы.Экологический оптимум. 1) 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. Изучая лимитирующее действие экологических факторов на насекомых, американский зоолог В. Шелфорд пришел к выводу, что лимитирующим фактором, ограничивающим развитие организма, может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия. В экологии такое положение носит название закона толерантности Шелфорда, сформулированного им в 1913 г. Диапазон между минимумом и максимумом определяет величину выносливости организма, который можно характеризовать экологическим минимумом и экологическим максимумом. В этих пределах и может существовать данный организм. 2)ОПТИМУМ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ биологический оптимум, 1) максимально благоприятная область действия экологического фактора, в которой вид имеет наибольшую жизненность; 2) в приложении к экосистеме — такое сочетание экологических факторов, которое в условиях их естественных колебаний обеспечивает природное равновесие в климаксовой экосистеме или направленный процесс в сторону образования климакса. Вопрос 195. Основные ограничивающие факторы распространения живых форм на Земле. Ограничивающие факторы — экологические факторы, при выходе которых за границы максимума или минимума организму или популяции грозит гибель. Это происходит несмотря на другие факторы, которые могут быть благоприятными. Самым жестким ограничивающим фактором считается вода. Основные ограничивающие факторы. (Это различные абиотические, биотические и антропогенные факторы.) Биотические факторы - прежде всего внутривидовая конкуренция и нападение хищников, а также нехватка пищи, всё это часто препятствует развитию популяций определенных организмов в тех или иных конкретных местах обитания. 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.). Вопрос 196. Пищевые цепи питания. Структура цепей питания Пищевая цепь - это сложная структура звеньев, в которой каждое из них взаимосвязано с соседним или же каким-либо другим звеном. Этими составляющими цепочки являются различные группы организмов флоры и фауны. Существует 2 основных типа трофических цепей — пастбищные и детритные. В пастбищной трофической цепи (цепь выедания) основу составляют автотрофные организмы, затем идут потребляющие их растительноядные животные (например, зоопланктон, питающийся фитопланктоном), потом хищники (консументы) 1-го порядка (например, рыбы, потребляющие зоопланктон), хищники 2-го порядка (например, щука, питающаяся другими рыбами). Особенно длинны трофические цепи в океане, где многие виды (например, тунцы) занимают место консументов 4-го порядка. В детритных трофических цепях (цепи разложения), наиболее распространенных в лесах, большая часть продукции растений не потребляется непосредственно растительноядными животными, а отмирает, подвергаясь затем разложению сапротрофными организмами и минерализации. Таким образом, детритные трофические цепи начинаются от детрита, идут к микроорганизмам, которые им питаются, а затем к детритофагам и к их потребителям — хищникам. В водных экосистемах (особенно в эвтрофных водоемах и на больших глубинах океана) часть продукции растений и животных также поступает в детритные трофические цепи. Классификация.Пищевая цепь принимает непосредственное участие в круговороте веществ в природе. Различают два типа цепей: детритные и пастбищные. Как видно из названий, первая группа наиболее часто встречается в лесных массивах, а вторая - на открытых пространствах: поле, луг, пастбище. Пищевая цепь моря.Такая цепь имеет более сложную структуру связей, там даже возможно появление хищников четвертого порядка. Пирамиды. Пищевая цепь, одна или несколько, существующие в конкретной среде обитания, образуют пути и направления движения веществ и энергии. Все это, то есть организмы и их места обитания, образуют функциональную систему, которая носит название экосистемы (экологической системы). Трофические связи достаточно редко бывают прямолинейными, обычно они имеют вид сложной и запутанной сети, в которых каждый компонент взаимосвязан с остальными. Переплетение пищевых цепей образует пищевые сети, которые в основном служат для построения и рассчетов экологических пирамид. В основе каждой пирамиды находится уровень продуцентов, наверх которого настраиваются все последующие уровни. Различают пирамиду чисел, энергии и биомассы. 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. Каждый организм обладает некоторым запасом энергии, то есть можно говорить о том, что у каждого звена цепи есть своя потенциальная энергия. В процессе питания потенциальная энергия пищи переходит к её потребителю. При переносе потенциальной энергии от звена к звену до 80–90 % теряется в виде теплоты. Данный факт ограничивает длину цепи питания, которая в природе обычно не превышает 4–5 звеньев. Чем длиннее трофическая цепь, тем меньше продукция её последнего звена по отношению к продукции начального. Вопрос 197. Биогеоценоз, структура и функционирование. Биогеоцено́з — Это динамическое и устойчивое сообщество растений, животных и микроорганизмов, находящиеся в постоянном взаимодействии и непосредственном контакте с компанентами атмосферы, гидросферы и литосферы. Структура - Биогеоценоз содержит следующие обязательные компоненты:-Абиотические неорганические и органические вещества среды; -Автотрофные организмы - продуценты биотических органических веществ; -Гетеротрофные организмы (консументы) - потребители готовых органических веществ первого (растительноядные животные) и следующих (плотоядные животные) порядков; -Детритоядные орагнизмы - редуценты-разрушители, разлагающие органическое вещество. Функционирование биогеоценоза - это стремление сохранить свой состав, структуру и функции во времени и пространстве за счет процессов метаболизма. Механизмы гомеостаза обеспечивают сохранение баланса между поступлением энергии и её оттоком, перераспределяют образующееся вещество по трофическим уровням и возвращают его в систему для нового потребления. Вопрос 198. Экосистема и биогеоценоз. Биогеоценоз - система из сообщества живых организмов (биота) и его биотического окружения на ограниченном участке земной поверхности с однородными условиями (биотоп) Биогеоценоз — биоценоз, который рассматривается во взаимодействии с абиотическими факторами, влияющими на него и в свою очередь изменяющимися под его воздействием. Биоценоз имеет синоним сообщество, ему также близко понятие экосистема. Экосистема — группа организмов разных видов, взаимосвязанных между собой круговоротом веществ. Каждый биогеоценоз — это экосистема, но не каждая экосистема — биогеоценоз. Для характеристики биогеоценоза используются два близких понятия: биотоп и экотоп (факторы неживой природы: климат, почва) . Биотоп — это территория, которую занимает биогеоценоз. Экотоп — это биотоп, на который оказывают воздействие организмы из других биогеоценозов. Вопрос 199. Биогеоценозы. Экологическая сукцессия. Экологической сукцессией (от лат. successio — перемена места) называется процесс образования биогеоценоза или смены одного биогеоценоза другим. Биогеоценозы — продукт природных процессов, протекающих на протяжении долгих лет. С изменением среды один биогеоценоз может смениться другим. Стабильный самообновляющийся биогеоценоз, находящийся в равновесии со средой, называется климактерическим. Смена биогеоценозов часто может быть связана с деятельностью человека. В результате осушения болот болотный биогеоценоз заменяется луговым или агроценозом. Виды (типы) сукцессии: Сукцессия происходит под воздействием сообщества живых организмов, вызывающих изменения в окружающей среде. Термин "сукцессия" предложен Г.Каулсоном в 1898 г. Завершающее сообщество - устойчивое, самовозобновляющееся и находящееся в равновесии со средой - называется климаксным. Климакс (от греч. klimax - лестница) - стабильное, конечное состояние развития экосистемы в условиях данной среды Экологическую сукцессию можно определить как процесс последовательной и закономерной смены биогеоценозов. При освоении организмами территорий, на которых ранее не существовало живых существ (например, островов в океане, образовавшихся в результате подводного извержения вулкана), говорят о первичной сукцессии. Она длится довольно долго — на протяжении сотен и тысяч лет. Сначала на голой скале поселяются самые неприхотливые организмы — лишайники и мхи. Благодаря их отмиранию (из поколения в поколение), а также разрушению поверхностного слоя скалы формируется (еще тонкий пока) почвенный слой. На нем уже могут произрастать другие растения — высшие травянистые. С увеличением почвенного слоя здесь появляются кустарники и деревья, различные беспозвоночные и позвоночные животные. Происходит образование лесного биогеоценоза — более сложной (по видовому составу) и устойчивой экосистемы. Вторичная сукцессияпроисходит на месте, где ранее уже существовал биогеоценоз, но был уничтожен в результате какой-либо катастрофы (лесной пожар, извержение вулкана). Она протекает гораздо быстрее, чем первичная. Для этого процесса бывает достаточно нескольких десятков лет. Примером вторичной сукцессии может служить восстановление таежного биогеоценоза после пожара. На месте пожарища так сильно изменены условия (например, минеральный состав почв), что первые годы здесь способны произрастать лишь определенные виды трав (вейник, иван-чай). Впоследствии появляются многочисленные кустарники и в конце концов древесные формы — лиственные (светолюбивые), а затем и хвойные (еловые, пихтовые), нуждающиеся в тени для нормального развития их подроста. Таким образом, в ходе вторичной экологической сукцессии происходит восстановление на месте пожара исходного, таежного биогеоценоза. Вопрос 200. Общие свойства биогеоценозов Биогеоценоз как открытая биологическая система существует на определенной территории и способен выдерживать изменения, вносимые в него различными компонентами. Сложившийся биогеоценоз отличает целостность, самовоспроизводство, устойчивость, саморегуляция, способность к изменениям и развитию. Целостность (обеспечивается потоками энергии и вещества, связывающими организмы друг с другом и средой их обитания) Самовоспроизводство (характерен круговорот веществ) Устойчивость (способность биогеоценоза выдерживать изменения, вызванные внешними воздействиями) Саморегуляция (поддерживается определенное соотношение организмов во всех цепях питания. Принцип обратной связи: колебания растительной биомассы влияют на численность травоядных животных, а их численность зависит от числа хищников) Изменение/Саморазвитие (способность биогеоценоза к циклическим и поступательным изменениям) естественная, исторически сложившаяся система открытая система для поступления и выхода энергии, основной источник которой — Солнце 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) Самовоспроизводство — способность биогеоценоза воссоздавать поток энергии и осуществлять биологический круговорот веществ между организмами и неорганической природой (растения в процессе фотосинтеза используют световую энергию, воду, углекислый газ и выделяют в атмосферу кислород, животные поглощают кислород и выделяют углекислый газ) Устойчивость — это способность к длительному существованию, сохранению во времени своей структуры и функциональных свойств при воздействии внешних факторов. Способность биогеоценоза возвращаться в исходное (или близкое к нему) состояние после воздействия факторов среды, выводящих его из сложившегося равновесия. Устойчивость обеспечивается высоким видовым разнообразием и взаимозаменяемостью видов. Вопрос 201 Искусственная экологическая система. Искусственные экосистемы — это экосистемы, созданные человеком, например, агроценозы, природно-хозяйственные системы. Она содержит все условия необходимые для жизнедеятельности того живого организма или группы организмов, которые её создают. Агроценозы — искусственно созданные человеком биоценозы. Такой биоценоз не способен длительно существовать без вмешательства человека, не обладает саморегуляцией и характеризуется высокой продуктивностью (урожайностью) одного или нескольких видов (сортов, пород) растений или животных. -включает меньшее количество видов, чем биогеоценозы, а иногда один вид или сорт культурного растения, и поэтому не обладает саморегуляцией и устойчивостью; -не может длительно существовать без вмешательства человека, так как регулируется и поддерживается человеком; -организмы слагаются в процессе естественного отбора, в действие которого вмешивается человек. Он создает оптимальные условия для выращивания нужных растений. -кроме солнечной энергии, используется другой источник питания — минеральные и органические удобрения, полив и т.п. -круговорот веществ полностью не осуществляется, т.к. часть питательных элементов выносится при сборе урожая; -обладает высокой продуктивностью Вопрос 202. Геохимическая функция живого вещества. Рассматривая живое вещество в качестве носителя энергии в биосфере, В. И. Вернадский сформулировал представление о геохимической функции живого вещества в структуре Земли. Ученый считал, что живые организмы производят на Земле непрерывную работу по переработке и изменению своего окружения. Живое вещество порождает всеобщий планетарный процесс – миграцию химических элементов. Живые существа играют ведущую роль в геохимических процессах на Земле. Деятельность живых организмов обеспечивает круговорот веществ в природе. Геохимическая функция живого вещества осуществляется через питание, дыхание и размножение особей всех видов живых организмов. Процесс преобразования окружающей среды живыми организмами начинается с превращения энергии солнечных лучей в энергию химических связей органических веществ, образующихся в процессе фотосинтеза. Этот процесс усиливается на основе разнообразия пищевых взаимодействий между живыми организмами (продуцентами – консументами – редуцентами) и регулируется размножением организмов (численностью видов). Ежегодная продукция живого вещества в биосфере составляет около 232 млрд тонн сухого органического вещества. Оно постоянно преобразуется в цепях питания, поставляя вещество и энергию, необходимые для обмен» веществ всех живых организмов. Геохимическая функция основная и единая для всех живых организмов. Она проявляется в совокупности частных функций живого вещества, таких, как концентрационная, газовая, транспортная и др. Концентрационная функция живого вещества заключается в избирательном поглощении организмами из окружающей среды определенных химических элементов. Живые организмы поглощают преимущественно те химические элементы, соединения, которые встречаются во всех организмах. К ним относятся водород, углерод, азот, кислород, натрий, магний, кремний, фосфор, сера, хлор, калий, кальций, железо. У отдельных групп живых организмов сильно выражена концентрация определенных химических элементов. Наибольшая концентрация химических элементов свойственна примитивным организмам – представителям древних форм. Например, тропические губки и красные водоросли концентрируют только до 1% железа, в то время как железобактерии – до 20%. Содержание некоторых элементов в живых организмах во много раз превышает их содержание в земной коре. Так, в растениях углерода содержится в 200 раз, а азота в 30 раз больше, чем в земной коре. Газовая функция живого вещества. Глобальные следствия жизнедеятельности живых организмов проявляются в газовой функции. Газовый состав атмосферы (особенно ее нижней части) тесно связан с деятельностью живого вещества. Кислородный состав современной атмосферы – это результат процесса фотосинтеза, протекающего в зеленых растениях. Анализ данных по содержанию и изотопному составу кислорода в вулканических извержениях в морской воде позволил ученым установить, что вторым источником кислорода является кислород, выделяемый при извержении магмы. Расчеты показывают, что поступление кислорода в атмосферу при извержении магмы по мощности не уступает его поступлению за счет фотосинтеза. Океан выступает как промежуточный накопитель магматического кислорода. Газовая функция живого вещества проявляется при выделении и поглощении живыми организмами не только газообразного кислорода и углекислого газа, но и азота, сероводорода, метана и других газов. Транспортная функция живого вещества. В. И. Вернадский сформулировал основные обобщения, касающиеся размножения и расселения организмов на Земле: 1. Размножение организмов осуществляется в геометрической прогрессии. 2. Появление множества потомков обусловливает их расселение (растекание) по поверхности Земли. 3. Внутривидовые конкурентные отношения при этом ослабляются, но зато проявляется «агрессия жизни» (заселение организмами новых пространств). Процесс размножения живого, а следовательно, скорость его растекания ограничивается внешними условиями среды: наличием пищи, света, температурой и т. д. Темп размножения организмов зависит от их размеров. У мелких организмов скорость размножения более высокая, чем у крупных. Глобальное следствие такого положения заключается в том, что основной вклад в переработку среды обитания вносят мелкие организмы. Человек, являясь частью живого вещества, также участвует в реализации его биосферных функций. Разнообразие природных условий, создаваемое внешними (космическими) и внутренними процессами на Земле, обусловливает неравномерность распределения живых организмов на планете. Наибольшее разнообразие форм жизни сосредоточено в зонах контакта геологических сфер Земли: на береговых линиях различных водоемов, рек, озер, морей, – так как там встречаются виды, освоившие наземно-воздушную, почвенную и водную среду. Некоторые ученые дополнительно выделяют деструктивную, средообразующую и информационную функции живого вещества. Деструктивная функция проявляется в том, что живое вещество активно участвует в процессах разрушения как органического вещества, так и неорганического (минералы, горные породы). Благодаря этим процессам атомы, связанные в минералах, горных породах и организмах, в противоположность концентрационной функции возвращаются в круговороты веществ. Средообразующая функция связана с тем, что живые организмы активно участвуют в формировании химического состава атмосферы, гидросферы и в образовании почвы. Так, почва – это продукт жизнедеятельности живых организмов. Информационная функция заключается в том, что только живому веществу присуща способность воспринимать, хранить и перерабатывать информацию. Итак, живое вещество биосферы разрушается и вновь создается преимущественно благодаря размножению организмов. Главное условие жизни определяется пространством существования зеленых растений, т. е. областью планеты, пронизанной солнечным светом. Вопрос 203. Биосфера как глобальная экосистема. Термин «биосфера» в научную литературу введен в 1875 г. австрийским ученым-геологом Эдуардом Зюссом. К биосфере он отнес все то пространство атмосферы, гидросферы и литосферы (твердой оболочки Земли), где встречаются живые организмы. (Вернадский)Под биосферой понимается все пространство (оболочка Земли), где существует или когда-либо существовала жизнь, то есть где встречаются живые организмы или продукты их жизнедеятельности. При этом в понятие биосферы включается преобразующая деятельность организмов не только в границах распространения жизни в настоящее время, но и в прошлом. В. И. Вернадский не только сконкретизировал и очертил границы жизни в биосфере, но, самое главное, всесторонне раскрыл роль живых организмов в процессах планетарного масштаба. Он показал, что в природе нет более мощной геологической (средообразующей) силы, чем живые организмы и продукты их жизнедеятельности. Ту часть биосферы, где живые организмы встречаются в настоящее время, обычно называют современной биосферой, или необиосферой, а древние биосферы относят к палеобиосферам, или белым биосферам. В качестве примеров последних можно назвать безжизненные скопления органических веществ (залежи каменных углей, нефти, горючих сланцев и т. п.) или запасы других соединений, образовавшихся при участии живых организмов (известь, мел, соединения кремния, рудные образования и т. п.). Границы биосферы.По современным представлениям необиосфера в атмосфере простирается примерно до озонового экрана (у полюсов 8-10 км, у экватора - 17-18 км и над остальной поверхностью Земли - 20-25 км). За пределами озонового слоя жизнь невозможна вследствие наличия губительных космических ультрафиолетовых лучей. Гидросфера практически вся, в том числе и самая глубокая впадина (Марианская) Мирового океана (11022 м), занята жизнью. К необиосфере следует относить также и донные отложения, где возможно существование живых организмов. В литосферу (твердая оболочка Земли, состоящая из земной коры и верхней части мантии) жизнь проникает на несколько метров, ограничиваясь в основном почвенным слоем, но по отдельным трещинам и пещерам она распространяется на сотни метров. Нижняя граница в литосфере: 3,5—7,5 км. Она определяется температурой перехода воды в пар и температурой денатурации белков (потеря белками их естественных свойств). Состав биосферыБиосферу слагают следующие типы веществ: Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю, физико-химически едина, вне зависимости от их систематической принадлежности. Это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты», поскольку живое вещество не просто населяет биосферу, а преобразует облик Земли. Живое вещество распределено в пределах биосферы очень неравномерно. Биогенное вещество — вещество, создаваемое и перерабатываемое живым веществом. На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через свои органы, ткани, клетки, кровь всю атмосферу, весь объём мирового океана, огромную массу минеральных веществ. Эту геологическую роль живого вещества можно представить себе по месторождениям угля, нефти, карбонатных пород и т. д. Косное вещество — продукты, образующиеся без участия живых организмов. Биокосное вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамически равновесные системы тех и других. Таковы почва, ил, кора выветривания и т. д. Организмы в них играют ведущую роль. Вещество, находящееся в радиоактивном распаде. Рассеянные атомы, непрерывно создающиеся из всякого рода земного вещества под влиянием космических излучений. Вещество космического происхождения. Основные свойства биосферы. Биосфере, как и составляющим ее другим экосистемам более низкого ранга, присуща система свойств, которые обеспечивают ее функционирование, саморегулирование, устойчивость и другие параметры. Рассмотрим основные из них. 1. Биосфера - централизованная система. Центральным звеном ее выступают живые организмы (живое вещество). 2. Биосфера - открытая система. Ее существование немыслимо без поступления энергии извне.Она испытывает воздействие космических сил, прежде всего солнечной активности. 3. Биосфера - саморегулирующаяся система, для которой, как отмечал В. И. Вернадский, характерна организованность. В настоящее время это свойство называют гомеостазом, понимая под ним способность возвращаться в исходное состояние, гасить возникающие возмущения включением ряда механизмов. Гомеостатические механизмы связаны в основном с живым веществом, его свойствами и функциями. 4. Биосфера - система, характеризующаяся большим разнообразием. Разнообразие - важнейшее свойство всех экосистем. Биосфера как глобальная экосистема характеризуется максимальным среди других систем разнообразием. Для любой природной системы разнообразие - одно из важнейших ее свойств. С ним связана возможность дублирования, подстраховки, замены одних звеньев другими (например, на видовом или популяционном уровнях), степень сложности и прочности пи-щевых и других связей. Поэтому разнообразие рассматривают как основное условие устойчивости любой экосистемы и биосферы в целом.Это свойство настолько универсально, что сформулировано в качестве закона (автор его У. Р. Эшби). 5.Важное свойство биосферы - наличие в ней механизмов, обеспечивающих круговорот веществ и связанную с ним неисчерпаемость отдельных химических элементов и их соединений. Только благодаря круговоротам и наличию неисчерпаемого источника солнечной энергии обеспечивается непрерывность процессов в биосфере и ее потенциальное бессмертие. Большой круговорот обусловлен взаимодействием солнечной энергии с энергией Земли и осуществляется перераспределением веществ между биосферой и более глубокими горизонтами земли.(Пример: круговорот воды) Малый круговорот совершается только в пределах биогегосферы. Он представляет собой обмен макро- и микроэллементов и простых неорганических веществ, таких как СО2, О2 с веществом атмосферы, гидросферы и литосферы, а круговороты отдельных веществ называются биогеохимическими циклами. Вопрос 204. Экологический кризис и экологическая катастрофа. Экологический кризис - это обратимое изменение равновесного состояния природных комплексов ; нарушение равновесия между природными условиями и воздействием человека на окружающую природную среду. Человек выступает при экологическом кризисе активно действующей стороной. История цивилизации доказывает, что вслед за экологическим кризисом следует революционное изменение во взаимоотношениях общества и природы. В предистории и истории человечества выделяют ряд экологических кризисов и революций. Экологические кризисы и революции (масштаб условный), по Н. Ф. Реймерсу, 1990: 1. Изменение среды обитания живых существ, вызвавшее возникновение прямоходящих антропоидов — непосредственных предков человека. 2. Кризис относительного обеднения доступных примитивному человеку ресурсов промысла и собирательства, обусловившего стихийные биотехнические мероприятия типа выжигания растительности для лучшего и более раннего роста. 3. Первый антропогенный экологический кризис — массовое уничтожение (перепромысел) крупных животных («кризис консументов»), связанный с последовавшей за ним сельскохозяйственной экологической революцией. 4. Экологический кризис засоления почв и деградация примитивного поливного земледелия, недостаточность его для растущего народонаселения Земли, что привело к преимущественному развитию неполивного земледелия. 5. Экологический кризис массового уничтожения и нехватки растительных ресурсов, или «кризис продуцентов», связанный с общим бурным развитием производительных сил общества, вызвавший широкое применение минеральных ресурсов, промышленную, а в дальнейшем и научно-техническую революцию. 6. Современный кризис угрозы недопустимого глобального загрязнения. Здесь редуценты не успевают очищать биосферу от антропогенных продуктов или потенциально не способны это сделать в силу неприродного характера выбрасываемых синтетических веществ. Причины экологического кризиса: 1. Безудержный и очень быстрый рост населения Земли.(сейчас на нашей планете живет около 6 млрд. человек. По мнению ученых, это значительно больше допустимого для биосферы Земли населения людей, так как каждому человеку необходимо удовлетворять свои потребности, а достигается это за счет жесткой эксплуатации природы) 2. Несовершенные сельскохозяйственные и промышленные технологии.( все это ведет к загрязнению воздуха, воды, почв, и т.д) 3. Легкомысленность человечества и пренебрежение законами развития биосферы (т.е. потребительское отношение человека к природным ресурсам) Экологическая катастрофа — это природная аномалия, зачастую возникающая на основе прямого или косвенного воздействия человеческой деятельности на природные процессы и ведущая к остронеблагоприятным экономическим последствиям или массовой гибели населения определенного региона. В более широком понимании экологические катастрофы — это фазы развития биосферы, где происходит качественное обновление живого вещества, например вымирание одних видов и возникновение других. Причины экологической катастрофы: 1. Естественные природные процессы, ведущие к стихийным бедствиям.(наступление ледников, извержение вулканов, наводнения 2. Антропогенное воздействие на экологию деятельность человека, а также нерациональное использование природных ресурсов. Человек веками бесконтрольно использовал то, что дала ему Земля. Предпосылки экологических кризисов и катастроф:а)глобальное потепление, парниковый эффект, сдвиг климатических зон;б)озоновые дыры, разрушение озонового экрана;в)сокращение биологического разнообразия на планете;г)глобальное загрязнение окружающей среды;д)неутилизируемые радиоактивные отходы;е)водная и ветровая эрозия и сокращение площадей плодородных почв;ж)демографический взрыв, урбанизация;з)истощение невозобновляемых минеральных ресурсов;и)энергетический кризис;к)резкий рост числа ранее неизвестных и зачастую неизлечимых болезней;л)недостаток продуктов питания, перманентное состояние голода большей части населения планеты;м)истощение и загрязнение ресурсов Мирового океана. Суть экологической угрозы заключается в том, что всевозрастающее давление на биосферу антропогенных факторов может привести к полному разрыву естественных циклов воспроизводства биологических ресурсов, самоочищения почвы, вод, атмосферы. Это вызовет резкое и стремительное ухудшение экологической обстановки, что может повлечь за собой гибель населения планеты. Уже сейчас экологи предупреждают о нарастании парникового эффекта, расползании озоновых дыр, выпадении все большего количества кислотных осадков и т.д. Перечисленные отрицательные тенденции в развитии биосферы постепенно приобретают глобальный характер и представляют угрозу для будущего человечества. Выход из надвигающегося экологического кризиса многие видят в радикальном изменении сознания людей, их нравственности, в отказе от взгляда на природу как объект бездушной эксплуатации ее человеком.Активность стихийной деятельности человека во многом зависит от этических норм его поведения. Вопрос 205. Влияние антропогенных факторов на естественную систему Химическое загрязнение.Ежегодно в пресные водоёмы попадают тысячи химических веществ с губительным для ихтиофауны действием, многие из которых представляют собой новые химические соединения. Химическое загрязнение может быть органическим (фенолы, нафтеновые кислоты, пестициды) и неорганическим (соли, кислоты, щёлочи), токсичным (мышьяк, соединения ртути, свинца, кадмия) и нетоксичным. Наличие органических веществ часто приводит к быстрому расходованию кислорода в воде и нередко к его исчезновению, накоплению металлов в растворённой форме, появлению сероводорода. Присутствие большого количества органических веществ создаёт в грунтах устойчивую восстановительную среду, в которой возникает особый тип иловых вод, содержащих сероводород, сернистый газ, аммиак, ионы металлов. Также в пресные воды ежегодно попадают тысячи, а иногда и миллионы тонн нефти. В случае образования поверхностных плёнок, содержащих нефтяные углеводороды, нарушается газообмен на границе воздух – вода. Сброс химических веществ на дно водоёмов и длительная повышенная мутность воды приводят к гибели от удушья малоподвижных форм: у выживших рыб, моллюсков и ракообразных сокращается скорость роста за счёт ухудшения условий питания и дыхания, очень часто изменяется видовой состав данного сообщества. Радиоактивное загрязнение.Это загрязнение весьма опасно даже при очень малых концентрациях радиоактивных веществ. Наиболее вредны «долгоживущие» и подвижные в воде радиоактивные элементы (стронций-90, уран, радий-226, цезий). Они попадают в водоёмы при сбрасывании радиоактивных отходов, захоронении их на дне. Особо опасно захоронение радиоактивных отходов. Основная цель захоронения радиоактивных отходов (РАО) в море – изоляция этих опасных веществ от среды обитания человека на период, достаточный для физического распада радионуклидов. Захоронение жидких радиоактивных отходов (ЖРО) и твёрдых радиоактивных отходов (ТРО) осуществляется многими странами мира, и это, несомненно, приводит к гибели ихтиофауны водоёмов. (см. Приложение № 1Сейчас люди всё больше и больше строят электростанций, особенно АЭС и ГЭС. С них в круговорот воды попадает огромное количество радиоактивных отходов. В повышении концентрации тяжёлых металлов в воде участвуют кислотные дожди, которые образуются из-за работы электростанций. Тепловое загрязнение.Это загрязнение связано с повышением температуры вод в результате их смешивания с более нагретыми поверхностными или технологическими водами. При повышении температуры происходит изменение газового и химического состава в водах, что ведёт к размножению анаэробных бактерий и выделению ядовитых газов – сероводорода, сернистого газа, метана. Одновременно происходит «цветение» воды, вследствие ускоренного развития флоры и фауны, что способствует развитию других видов загрязнения. Антропогенное загрязнение, связанное с сельскохозяйственной деятельностью человека.Крупнейший потенциальный источник загрязнения — фермерские хозяйства, многие из которых расположены в Англии. Часть покрывающего почву необработанного навоза животных проникает в источники пресной воды. Попав в реку, навозная жижа может стать причиной серьёзной экологической катастрофы, так как её концентрация в 100 раз больше, чем у сточных вод, обработанных на очистных сооружениях. Кроме того, фермеры Англии ежегодно вносят в почву млн т азота, фосфора и калия, и часть этих удобрений попадает в пресную воду. Некоторые из них — стойкие органические соединения, проникающие в пищевые цепи и вызывающие экологические проблемы.Всё большую угрозу для пресноводных водоёмов представляют стоки, сбрасываемые рыбоводческими хозяйствами, ввиду широкого применения ими фармацевтических средств борьбы с болезнями рыб. Атмосферное загрязнение.Атмосферное загрязнение водоёмов особенно пагубно. Есть два вида таких загрязнителей: грубодисперсные (зола, сажа, пыль) и газы (сернистый гази закись азота). Все они — продукты промышленной или сельскохозяйственной деятельности. Когда в дождевой капле эти газы соединяются с водой, образуются концентрированные кислоты — серная и азотная. Бактериальное загрязнение.Это загрязнение выражается в появлении в воде патогенных бактерий, вирусов, простейших, грибов. Этот вид загрязнений носит временный характер. Механическое загрязнение.Механическое загрязнение характеризуется попаданием в воду различных механических примесей (песок, шлам, ил). Механические примеси могут значительно ухудшать органолептические показатели вод. Сброс в водоёмы неочищенных сточных вод.Наибольший вред водоёмам причиняет выпуск в них неочищенных сточных вод – промышленных, коммунально-бытовых, коллекторно-дренажных.Промышленные сточные воды загрязняют экосистемы самыми разнообразными компонентами (фенолами, нефтепродуктами, сульфатами, СПАВ, фторидами, цианидами, тяжёлыми металлами). (см. Приложение № 2)Таким образом, человек загрязняет водоёмы самыми разными способами, что губительно сказывается на естественных экосистемах. Погибает ихтиофауна водоёмов, очень часто сокращается скорость роста организмов, а иногда изменяется видовой состав сообществ. Вопрос 206. Универсальные адаптации к паразитическому образу жизни. Переход к паразитическому образу жизни связан с возникновением различных способов адаптации у паразитов. Адаптивные реакции паразитов можно разделить на несколько групп. Морфологические - связаны с изменением внешнего и внутреннего строения паразитов. Различаютпрогрессивные морфологические адаптации, сопровождающиеся развитием специализированных структур и усложнением отдельных систем органов ирегрессивные, сопровождающиеся редукцией систем органов. К прогрессивным адаптациям относятся: органы прикрепления к телу хозяина (присасывательные диски лямблий, крючья и присоски цестод), колюще-сосущий ротовой аппарат и растяжимый хитиновый покров членистоногих, органы проникновения в тело хозяина. К регрессивным адаптациям относятся: редукция органоидов движения, сократительных и пищеварительных вакуолей у споровиков, редукция пищеварительной системы у ленточных червей. Биохимические - наличие антикоагулянтов в слюне кровососущих членистоногих, антиферментные свойства покровов кишечных паразитов. Физиологические - высокая плодовитость, размножение на личиночных стадиях (сосальщики), синхронизация жизнедеятельности паразита с образом жизни хозяина. Иммунологические - антигенная маскировка (синтез поверхностных антигенов, сходных с белками хозяина), способность менять антигенную структуру оболочки (простейшие). |