Учебное пособие для студентов 1 курса краткий курс лекций по дисциплине Биология
 Скачать 170.5 Kb.
|
|
Биогеоценоз – однородный участок земной поверхности с определенным составом живых организмов и элементов неживой природы, связанных между собой обменом веществ и энергии. Однородные участки территории, заселенные живыми организмами – биотопы. Сообщества организмов, населяющие биотоп – биоценоз. Фитоценоз – сочетание различных видов растений, исторически сложившееся на данной территории и обусловленное экологическими условиями – главенствующий компонент биогеоценоза. Звенья биогеоценоза: Абиотическое окружение – неживая природа. Продуценты – зеленые растения и хемосинтез. Консументы – потребители (живут за счет веществ, созданных продуцентами – плотоядные и травоядные животные). Редуценты – организмы, разлагающие органические соединения до минеральных веществ (бактерии, грибы). Продуценты (автотрофы) – организмы, создающие из неорганических веществ, используя энергию солнца, первичное органическое вещество Консументы (гетеротрофы) – организмы, которые не в состоянии производить органические вещества, а получают их в результате использования в пищу других организмов 2 и 3 порядка. Редуценты (гетеротрофы) потребляя органические вещества мертвых организмов, разлагают их до неорганических. Цепь питания: солнечный свет фотосинтетики (продуценты) травоядные животные, грибы и другие растения (первичные консументы) консументы второго порядка консументы третьего порядка. Звенья цепи – трофический уровень. Редуценты разлагают органические соединения – отмершие остатки животных, растений, делают эти вещества доступными для зеленых растений – продуцентов и консументов. 3. Биомасса. Поток энергии и цепи питания. Экологическая пирамида. Биомасса – это масса организмов определенной группы или сообщества в целом. Растительный и животный опад (трупы, экскременты) пища редуцентов. Энергия аккумулируется на уровне продуцентов, проходит через консументы и редуценты, входит в состав органических веществ, почвы, и рассеивается при разрушении ее разнообразных соединений. Биомасса – концентрация живого вещества. Продуктивность, которая выражается в скорости нарастания биомассы. валовую первичную продукцию (все органическое вещество экосистемы с затратами на дыхание) чистая первичная продукция (количество органического вещества, которое остается в экосистеме после затрат на дыхание) ЧПП = ВПП – затраты на дыхание. ЧПП различается в разных экосистемах. Цепь питания – перенос энергии от его источника через ряд организмов. Продуценты консументы редуценты неорганические вещества Уровнень питания – трофический уровень. Экологическая пирамида – собой график состояния каждого трофического уровня. Показатели: численность на единицу площади; биомасса на единицу площади, энергия. Пирамиды, построенные на основе изменений численности и биомассы могут иметь перевернутый вид, а на основе изменений энергии – никогда. В классической пирамиде в нижних основаниях пирамиды оказываются продуценты, а вверху – консументы. Линдеманн: только часть энергии поступает на следующий трофический уровень (закон передачи энергии по цепям питания). Трофических звеньев в одной цепи – не более 3–5. Типы пищевых цепей: Цепь выедания – начинается с растений, идет к растительноядным животным, далее к хищникам. Цепь разложения – начинается от растительных и животных остатков, экскрементов животных, далее мелкие животные и микроорганизмы. Соединения цепей образую пищевую сеть экосистемы. 4. Изменения в биогеоценозах. Причины смены биогеоценозов. Агроценоз. Биогеоценоз – саморегулирующаяся система, но устойчивое состояние их никогда не достигается полностью. Изменчивость биогеоценоза – в изменении численности отдельных видов и в смене биогеоценозов. Численность популяции зависит от соотношения рождающихся и погибающих особей. Смена биогеоценозов – длительный процесс – главное отличие от сезонных колебаний популяционных показателей. Экологическая сукцессия – в определенном местообитании происходит закономерная смена популяций различных видов в строго определенной последовательности. Агроценозы – искусственные биогеоценозы, создаваемые человеком для своих целей путем посева или посадки и дальнейшего культивирования возделываемых растений, а также использования территорий для интенсивного выпаса домашних животных. Главная особенность – явно преобладает один или очень небольшое количество видов растений. Действие искусственного отбора. Неустойчив, если его не поддерживать он быстро разрушится. Особенности существования: низкое видовое разнообразие обычно существует 1–2 сезона организмы, обитающие в пределах агроценоза и не относящиеся к объектам хозяйственной деятельности человека, испытывают на себе постоянное воздействие антропогенных факторов и вынуждены приспосабливаться к ним. Индустриальная технология характеризуется высокой специализацией хозяйства, применением достижений селекции, агрохимии, растениеводства, использованием высокопроизводительной техники, которая работает с учетом биологических особенностей сельскохозяйственных растений. Условие применения – размещение сельскохозяйственных культур по лучшим предшественникам. Условие получения высоких урожаев – своевременное проведение всех сельскохозяйственных работ. Способствует значительному повышению продуктивности агроценозов. 5. Биосфера, ее границы. Учение В. И. Вернадского о биосфере. Ведущая роль живого вещества в преобразовании биосферы. Биосфера – оболочка Земли состав, структура и обмен энергии которой определяет деятельность живых организмов. Целостное учение о биосфере разработал В. И. Вернадский. Биосфера расположена в пространстве от верхних слоев атмосферы (20–25 км.) до 2–3 км. ниже уровня суши и 1–2 км. ниже дна океана. Вернадский выделил в биосфере несколько типов веществ: живое, т.е. совокупное вещество всех живых организмов; биогенное, создаваемое и перерабатываемое живыми организмами (нефть, уголь, известняк); костное, образующееся в процессах, где живые организмы не участвуют; биокостное – создается одновременно живыми организмами и неорганическими процессами (почва). Главную роль в теории биосферы Вернадского играет представление о живом веществе. Границы биосферы обусловлены возможностями жизни. Верхняя граница обусловлена губительным действием ультрафиолета, нижняя – температурой земных недр. Основная масса организмов сосредоточена в середине, главным образом на границе трех сред ѕ атмосферы, литосферы и гидросферы. Благодаря деятельности живого вещества изменился состав атмосферы. Благодаря живому веществу, в биосфере постоянно осуществляется круговорот энергии и многих химических элементов. 6. Круговорот веществ в экосистеме. Основной источник энергии, обеспечивающий круговорот. Функционирующее в биосфере живое вещество постоянно осуществляет круговорот веществ и превращение энергии. В каждом биогеоценозе: Аккумуляция преобладает там, где образуется живое вещество (поверхность океана и суши). Минерализация преобладает в местах разрушения органики (почва, дно океана). Функции живого вещества в биосфере (Вернадский): Газовая функция состоит в том, что зеленые растения выделяют при фотосинтезе кислород, а при дыхании – углекислый газ. Концентрационная функция осуществляется благодаря тому, что живые организмы захватывают необходимые химические элементы и накапливают их в местах своего обитания. Окислительно-восстановительная функция проявляется в окислении и восстановлении химических веществ в воде и на почве, в результате чего образуются отложения различных руд, бокситов, известняков. Основу биологического круговорота составляет солнечная энергия и улавливающий ее хлорофилл зеленых растений. Биогеоценозы осуществляют циклы, по которым передвигаются атомы различных химических элементов (биогенная миграция атомов). Атомы мигрируют через многие живые организмы и костную среду. Основные характеристики биосферы: Биомасса представляет собой количество живого вещества на Земле. В биосфере происходит постоянная циркуляция веществ и энергии. Один из главных циклов – гидрологический, то есть цикл воды. Вода во время круговорота может находиться во всех своих агрегатных состояниях: жидком, твердом и газообразном. Кроме круговорота воды в биосфере важнейшими круговоротами являются круговороты углерода, азота, фосфора, кислорода и калия. 7. Живое вещество, его роль в круговороте веществ и превращении энергии в биосфере. Живое вещество – это главное вещество биосферы (Вернадский). Почва – биогеоценоз с разнообразными мельчайшими живыми организмами, рыхлый поверхностный слой земной коры, изменяемый атмосферой и организмами и постоянно пополняемый органическими остатками. Образование живого органического вещества – на земной поверхности; разложение органических веществ, их минерализация – в почве. Процессы в почве: заселена живыми организмами, движение растворов и выпадение, газообмен. Деятельность человека гибель почвенных организмов, играющих важную роль в биосфере. Физические свойства и химический состав вод океана весьма постоянны и создают среду, благоприятную для жизни. Фотосинтез (1/3 от всего на планете) водорослей (микропланктон) в верхнем слое – трансформация энергии солнечного излучения. Население дна – бентос. Сгущения организмов в океане: планктонное, прибрежное, донное. Живые сгущения – колонии кораллов. Распространены бактерии, превращающие органические остатки в неорганические вещества. Живое вещество – основная роль в круговороте веществ в природе. Функции в биосфере: газовая – выделение и поглощение О2 и СО2 окислительно-восстановительная – превращение веществ и энергии. концентрационная – способность живых организмов накапливать в своих телах химические элементы в виде органических и неорганических соединений. Круговорот химических элементов в биосфере – процессы превращения и перемещения вещества в природе: повторяющиеся взаимосвязанные физико-химические и биологические процессы. Основы биологического круговорота – солнечная энергия и улавливающий ее хлорофилл зеленых растений. Биогеоценозы осуществляют циклы, по которым передвигаются атомы различных химических элементов. Без миграции атомов жизнь на Земле не могла бы существовать. 8. Изменения в биосфере под влиянием деятельности человека, сохранение равновесия в биосфере как основа ее целостности. Деятельность человека загрязнение атмосферы, воды и почвы, разрушение экосистем, исчезновение видов растений и животных, увеличение концентрации углекислого, парниковый эффект. Парниковые газы: оксид углерода, метан, оксид азота и фреоны. Наибольшие изменения в погоде: увеличение числа экстремально жарких дней, длительные засухи, сменяющиеся проливными дождями, страшные ураганы, штормы и смерчи, причудливые, непредсказуемые смены погоды. Потепление изменение схемы зарождения тайфунов, уменьшение количества осадков, опустынивание, гибель тропических лесов, частичное таяние льдов и подъем уровня Мирового океана. Изменение климата усиление голода в странах третьего мира, ужесточение конфликтов из-за воды рек, используемых несколькими странами, рост беженцев, увеличение напряженности между сопредельными странами. Роль озонового слоя: поглощает, не пропуская к поверхности Земли, ультрафиолетовое излучение, смертоносное для живых организмов. Уничтожение лесов: массовое заболевание и гибель лесов Европы и Северной Америки из-за глобального загрязнения атмосферы, вод и почв, интенсивные рубки. Состояние почв: непрерывное уничтожение почвенного покрова, эрозия – потеря верхнего плодородного слоя, неправильный режим полива и сброса дренажных вод засоление. Потеря биоразнообразия. Совокупность всех видов – биоразнообразие Земли. Где разрушаются экосистемы или сильно сокращается их площадь, исчезают виды. Ноосфера – это состояние биосферы, где разумная деятельность человека становится определяющим фактором ее развития (Э. Леруа и П. Тейер де Шарден,1927 г.). Учение о ноосфере – В. И. Вернадский в 40-х годах ХХ века. |