Занятие 1 Тема урока Понятие, задачи, структура экологии, уровни организации жизни
 Скачать 164.82 Kb.
|
|
Тема урока: «Экосистема, биогеоценоз и их характеристики» природе все виды растений и животных распределяются не случайно, а всегда образуют определенные, сравнительно постоянные комплексы - природ- ные сообщества. Такие комплексы взаимосвязанных видов, обитающих на опре-деленной территории с более или менее однородными условиями существования, образуют биоценоз. Биоценоз неразрывно связан с факторами неживой природы (почва, влажность, температура, климат в целом), образуя вместе с ними устойчивую систему, между компонентами которой протекает круговорот веществ. Такой устойчивой саморегулирующейся системе академик В.Н. Сукачев в 1940 году дал название биогеоценоз. Свойства биогеоценозов: 1. Целостность - это взаимосвязь живых организмов друг с другом и со средой обитания за счет потоков энергии и вещества. 2. Устойчивость - это свойство биогеоценозов поддерживать равновесие при любых изменениях окружающей среды (т.е. переносить неблагоприятные условия и сохранять способность размножаться). 3. Самовоспроизведение - способность организмов к размножению, нали-чие в среде пищи и энергии, воссоздание среды обитания живыми организма-ми. 4. Саморегуляция - свойство различных популяций регулировать свою численность в зависимости от условий жизни и от численности других популя-ций. последнее время такие системы называют экосистемами. Экосистема -основное понятие экологии.Термин был предложен в1935году английским экологом А. Тенсли. Экосистемы - это любая совокупность взаимодействующих организмов и условий среды.Между экосистемами,как имежду биогеоценозами, нет четких границ, одна экосистема постепенно пере-ходит в другую. Какие же компоненты входят в каждую экосистему? Во-первых, живые организмы (их называют еще биотой). Во-вторых, неживые (абиотические) факторы: атмосфера, вода, питательные элементы, свет и др. В-третьих, мертвое органическое вещество, содержащееся в почве, детрит. Все живые организмы экосистемы взаимодействуют между собой, обме-ниваясь веществом и энергией. Без постоянного поступления свободной энергии извне ни одна живая система не может существовать в течение сколько-нибудь продолжительного времени. По способу питания и запасания энергии все организмы делятся на авто-трофов (от греческих аутос — сам, трофа — питание), гетеротрофов (гетерос — другой) и миксотрофов (микс — смесь). Автотрофы - это организмы, способные синтезировать органические ве-щества из неорганических за счет различных источников энергии. Автотроф-ными организмами создается вся первичная биомасса, или биологическая про-дукция, на Земле. В зависимости от источников энергии различают фото авто-трофов и хемоавтотрофов. Практически единственным источником свободной энергии для Земли является солнечный свет. Фотоавтотрофы используют энер-гию солнечного света в процессе фотосинтеза, синтезируя из углекислого газа и воды органические вещества. К ним относятся все зеленые растения, сине-зеленые водоросли, некоторые бактерии, содержащие бактериохлорофилл. Хе-моавтотрофы получают энергию вследствие окисления соединений серы и же-леза. Эта группа организмов немногочисленна, к ним относятся серобактерии и железобактерии. Очень важна их роль в экосистемах подземных вод. Гетеротрофы - это организмы, которые не способны использовать непо-средственно энергию Солнца и живут за счет энергии, запасенной автотрофами. Они используют органические вещества в процессе питания, разлагая их в ко-нечном счете вновь до углекислого газа и воды, а высвобожденная энергия рас-ходуется на различные процессы жизнедеятельности организмов. Миксотрофы - это одноклеточные организмы смешанного типа питания. Они могут использовать энергию света для синтеза органических веществ из неорганических (как фототрофы) и одновременно - органические вещества среды выращивания (как гетеротрофы). Таким образом, они одновременно являются и фототрофами, и гетеротрофами. К ним относятся одноклеточные водоросли эвглена и хлорелла. Наиболее просто устроенные гетеротрофы разделяются на сапротрофов, питающихся мертвой органикой, и паразитов - питающихся живой. У более сложно организованных организмов, например насекомых, разделение идет по типу пищи: копрофаги питаются фекалиями, детритофаги -растительными остатками, фитофаги - растениями, энтомофаги - другими насе-комыми, хищники - животными более высоких систематических групп. Млекопитающие делятся на растительноядных, падалеедов, хищников. Внутри живого компонента любой экосистемы можно выделить по типу питания три группы организмов: Состав экосистемы    Продуценты Консументы Редуценты Продуценты — это автотрофы, которые из неорганических соединений за счет энергии света синтезируют (продуцируют) органические вещества, являющиеся пищей для всех других организмов. К продуцентам относятся все растительные организмы (водоросли, мхи, папоротники, голосеменные и покрытосеменные), а также хемоавтотрофы. Продуценты потребляют около 1% падающей на Землю солнечной энергии и превращают ее в энергию органических соединений. Консументы (от греческого консуме - потребляю) - это животные гетеро-трофы, потребляющие готовые органические вещества, которые синтезировали продуценты. Консументы I порядка могут использовать органические вещества растений, т.е. продуцентами питаются травоядные животные (грызуны, зайцы, овцы и т.д.), а также паразиты на растениях - грибы и другие растения. Их, в свою очередь, поедают консументы II порядка, которыми могут питаться консументы III порядка (плотоядные животные - лисы, волки, медведи, коршуны и т. д.). Все они используют энергию химических связей, запасенную в органических веществах продуцентами. Редуценты - гетеротрофные организмы (бактерии, грибы, дождевые черви, насекомые и т. д.), разрушающие и минерализующие мертвые органические остатки. Главная их экологическая роль состоит в превращении органических веществ в неорганические. Продуценты составляют начало всех пищевых цепей. Консументы, поедая продуцентов, передают органические вещества от одного звена пищевой цепи к другому и соответственно делятся на несколько групп по порядку нахождения в цепи. Редуценты как бы заканчивают круговорот веществ, завершают пищевые цепи, образуя неорганические вещества для вступления в новый цикл. Последовательная смена во времени одних экосистем другими на опреде-ленном участке земной поверхности называется сукцессией.Она бывает обу- словлена внутренними и внешними факторами. Сукцессии, происходящие под влиянием внутренних факторов. 1.Зарастание скал: поверхность горной породы разрушается, сначала по-селяются лишайники, бактерии, грибы, затем травы, кустарники и деревья, жи-вотные. Характерный пример: деревья (березки) поселяются на старых каменных зданиях, водонапорных башнях, разрушенных замках и т. д. 2.Зарастание озера: происходит отмирание остатков растений и животных, которые оседают на дне, озеро мелеет, растения с берегов распространяются к центру, и озеро превращается в низинное болото. 3) Зарастание обочин дорог, железнодорожного полотна, восстановление леса после вырубки, пожара; зарастание земель вокруг строительных площадок,отвалов пустой породы около горных карьеров (Урал, Кузбасс). 4) Сукцессии, происходящие под влиянием внешних факторов. Факторы, вызывающие сукцессию, связаны чаще всего с деятельностью человека: а) выпас скота - луговые травы меняют видовой состав, рыхлокустовые заменяются плотнокустовыми. б) в лесах, где люди отдыхают, вытаптываются высокие травы, остаются только устойчивые: мятлик, подорожник, птичья гречиха; ухудшаются условия для всходов, повреждается корневая система, из-за уплотнения почвы засыхает лес; в) в озерах, если туда попадают минеральные удобрения, исчезают водные растения, растущие в чистой воде, водоем заполняет ряска, начинают раз-множаться сине-зеленые водоросли, вода зацветает, исчезает большинство видов рыб, остаются ротаны. Занятие №6 Тема урока: «Учение В.И. Вернадского о биосфере и ноосфере» Самой большой экосистемой является биосфера Земли - оболочка пла-неты, заселенная живыми организмами. Сведения о толщине биосферы различ-ны. Но одно сравнение верно, что биосфера по сравнению с диаметром Земли подобна кожице на большом яблоке. Над поверхностью моря (или суши) живые организмы распространены примерно на высоте до 6 км, в толщу суши они опускаются на 15 км и на 11 км в глубь океана; следовательно, общая толщина биосферы составляет около 20 км. Биосфера включает литосферу, в том числе почву, гидросферу (реки, озера, моря, океаны) и тропосферу (нижняя часть атмосферы). Но жизнь в этих слоях биосферы распределена неравномерно; основная масса живого вещества сосредоточена в поверхностном слое суши (50-100 м) - это высота лесного по-лога, а в океане - поверхностные слои воды (10-20 м). В этих слоях сконцентри-ровано больше 90% биомассы растений и животных. Вся совокупность живых организмов планеты составляет биомассу Земли. Структурным звеном биосферы являются биогеоценозы. Учение о биосфере как особой оболочке Земли создал русский ученый В.И. Вернадский. В.И. Вернадский считал, что при разумном отношении к антропо-генному преобразованию природной среды суммарные ресурсы биосферы могут возрастать быстрее, чем возрастает численность человечества, и что такая разумно преобразованная биосфера сможет удовлетворить материальные и ду-ховные потребности человечества. Термин «ноосфера». Ноос - древнегреческое название человеческого разума. Следовательно, ноосфера - это сфера человеческого разума. В дальнейшем употребление термина «ноосфера» связано с именем В.И. Вернадского. Все вещество В.И. Вернадский поделил на группы: живое вещество - все живые организмы, населяющие нашу планету; косное вещество - неживые тела, образованные без участия живых организмов; биогенное вещество - тела, образованные при участии живых организмов; биокосное вещество - особое природное тело - почва. Функции живого вещества: 1. Газовая - поглощает и выделяет газы в процессе дыхания и фотосинтеза. Окислительно-восстановительная - выражается в химических превра-щениях веществ в процессе жизнедеятельности организмов. В процессе синтеза органических веществ преобладают восстановительные реакции и происходят затраты энергии. В процессе расщепления преобладают окислительные реакции выделяется энергия. Концентрационная - это биогенная миграция атомов, которые сначала концентрируются в живых организмах, а затем, после их отмирания, переходят вновь в неживую природу. Следствием является накопление полезных иско-паемых в определенных местах земной коры (известняк, торф, каменный уголь, нефть). 4.Геохимическая - создает и поддерживает компоненты биосферы. В.И. Вернадский доказал, что за 4 млрд. лет существования на планете Земля живые организмы вызвали огромные преобразования, полностью изменив облик нашей планеты: сделали ее зеленой, создали огромные запасы топлива — нефти, каменного угля, торфа; в морях образовали коралловые рифы и целые острова; создали голубую пелену нашей планеты, т.е. слой воздуха, в котором велика доля кислорода. Под влиянием и при участии жизнедеятельности организмов в биосфере происходит круговорот воды, кислорода, углерода, азота и других веществ. Такой обмен элементами различных слоев биосферы обеспечивает возможность жизни в ней живых существ. Живые организмы способны накапливать многие элементы и сложные вещества, повышая их концентрацию в тысячи раз. Если вмешательство человека в биосферу незначительно, то сохраняется природное равновесие экосистем. Однако усиливающееся влияние человека на природу (вырубка лесов, которые выделяют кислород и испаряют много воды, сжигание большого количества топлива, содержащего углерод, уменьшение испарения с поверхности океана из-за пленки нефти, которая покрывает все большие площади океана, и т. д.) приводит к нарушению равновесия и глобальному ухудшению состояния биосферы. Занятие №7 Тема урока: «Природные и сырьевые ресурсы. Рациональное природопользование» Природными ресурсами Земли служат объекты и условия, используемые в процессе материального производства для удовлетворения различных потребностей общества. Природные ресурсы можно классифицировать следующим образом: по их использованию: промышленные, сельскохозяйственные, рекреационные и т.п.; по принадлежности к компоненту природы: космические, воздушные, водные, почвенные, биологические, геологические; по характеру воздействия: исчерпаемые, неисчерпаемые, возобновимые. Исчерпаемые ресурсы, в свою очередь, делятся на невозобновляемые и возобновляемые. К невозобновляемым относятся такие геологические ресурсы, как нефть, каменный уголь и другие, запасы которых не восстанавливаются; к возобновляемым относятся почвы,растительность,животный мир. К неисчерпаемым, хотя и достаточно условно, принадлежат космические (солнечная радиация, приливы и отливы); климатические (тепло, влага, энергия ветра) и водные ресурсы. Условность такого определения связана, во-первых, с ограниченностью существования Солнечной системы и, во-вторых, с их дегра-дацией и в конечном случае исчерпанием вследствие загрязнения продуктами хозяйственной деятельности человека и непригодности для дальнейшего ис-пользования. Рациональное природопользование способствует сохранению природо-ресурсного потенциала и здоровья человека, экономному использованию при-родных ресурсов и обеспечению эффективного режима их воспроизводства. Однако как прошлые, так и современные производственные технологии не дают возможности полного сохранения природоресурсного потенциала, лишь приближаются в отдельных случаях к этому оптимуму. Такое несоответствие на протяжении человеческой истории способствует истощению отдельных видов природных ресурсов Земли в целом, обуславливая развитие экологического кризиса. Существует три простых правила, позволяющих определить пределы ус-тойчивости потребления ресурсов. Правило 1.Для возобновимых ресурсов темпы потребления не должныпревышать темпы восстановления. Правило 2. Темпы потребления невозобновимых ресурсов не должныпревышать темпы их замены на возобновимые. Например, при эксплуатации нефтяных месторождений часть выручки должна вкладываться в разработку и производство альтернативных источников энергии, таких, как солнечные батареи, приливно-отливные электростанции и пр. Правило 3. Интенсивность выброса загрязнителей не должна превышатьскорости их переработки природной средой. Рациональное природопользование — это такое использование есте-ственных экосистем или их элементов, при котором не происходит разру-шения ресурсов и не ухудшаются среда обитания и соответственно здоровье человека. При этом сохраняется биологическое разнообразие экосистем. Ухудшение природных ресурсов, их истощение можно и нужно предотвра-тить. Основными путями решения этой проблемы являются: 1) повышение безотходности производства; 2)разработка принципиально новых источников и способов получения энергии; 3)решение демографической проблемы в развивающихся странах и др.; 4)разработка ресурсосберегающих технологий. Решение глобальных экологических и ресурсных проблем требует совместных усилий многих государств. К таким проблемам относятся сохранение природы на нашей планете, овладение новыми источниками энергии, освоение космоса и ресурсов Мирового океана. Значение этих проблем обусловлено тем, что они затрагивают жизненные интересы всех государств и народов нашей планеты. Человечество обеспокоено непредвиденными результатами своей бесплановой деятельности, ее возможными нежелательными последствиями, угрожающими здоровью и благосостоянию людей планеты. Сами того не сознавая, мы все время используем ранее накопленную солнечную энергию; сжигая каменный уголь, горючие сланцы, торф, нефть или газ, пользуемся энергетическими ресурсами, запасенными нашей планетой много десятков и сотен миллионов лет назад в виде органического вещества. Природа не в состоянии справиться с обилием несвойственных ей химических соединений, поступающих в атмосферу, воды, почвы. Способность к самоочищению, буферность экосистем заметно падают. Экологические связи нарушаются и становятся неустойчивыми. Человек создает искусственные моря, меняя климат и рельеф больших территорий. Если образование нефти, газа, каменного угля происходило в течение десятков миллионов лет, то человек может их выработать в течение десятилетий. Но это не означает, что земные ресурсы в обозримом будущем обязательно иссякнут. Человечество должно изобрести новые способы переработки бедных руд, найти альтернативные источники энергии, более бережно относиться к природе. Необходимо рационально пользоваться природными ресурсами и обеспечивать воспроизводство окружающей среды. Поэтому основные направления социальной экологии следующие: I. Воспроизводство окружающей среды, а именно: а) сохранение естественных ландшафтов; б) создание искусственных биоценозов, не уступающих природным; в) пополнение запасов пресной воды; г) воспроизводство запасов почвенных ресурсов; д) сохранение устойчивости природных сообществ (пирамидальной структуры трофических связей); е) сохранение видового разнообразия, генофонда животного и расти- тельного мира. II. Разработка критериев и обеспечение высокого качества окружающей среды. III. Проведение экономических оценок и стимулов в воспроизводстве природной среды. IV. «Экологизация» потребления. Такое потребление ресурсов должно быть умеренным, с учетом экологических законов. V. Обеспечение информацией систем управления окружающей средой. Это создание систем мониторинга. Занятие №9 |