Шпоры - Экология

Подождите немного. Документ загружается.

1. Основные этапы развития экологии. Предмет

экологии.

Термин "Экология". Как самостоятельная наука

экология сформировалась к началу 20-го века.

Экология - наука о взаимоотношениях

организмов между собой и с окружающей

средой.

Главная цель экологии - оптимизация

взаимоотношений человека с окружающей

средой, что должно позволить максимально

использовать положительные влияния природы

на человека.

Экология охватывает изучение процессов,

происходящих в почве, воде, воздухе.

Экология является комплексной системой

знаний. Она образует несколько разделов.

Этапы развития экологии.

1866 – Эрнст Геккель вводит понятие «экология»

1866-1903 гг. - этап анализа окружающей среды

химическими, физическими и биологическими

методами.

1904-1958 гг. - анализ экологии отдельных видов

животных и растений.

1959-1974 гг. - изучение экологических систем.

С 1975 г. до настоящего времени - период

бурного развития экологии, профилизации

экологии.

В. И. Вернадскому принадлежит научная

разработка понятий биосфера и ноосфера.

Биосфера - оболочка земли, на которой и в

которой развивается и существует жизнь.

Биосфера включает:

- всю гидросферу до 12 км.

- всю атмосферу до 10 км.

- всю литосферу до 5 км.

Основа существования биосферы и

динамического равновесия - круговорот веществ

в природе.

Ноосфера - оболочка Земли, где существует

разумная жизнь. Естественно, что по своим

границам ноосфера значительно уже биосферы. В

то же время ноосфера оказывает влияние на всю

биосферу в целом.

Живое вещество — вся совокупность тел живых

организмов в биосфере, вне зависимости от их

систематической принадлежности.

2. Понятие биотопа и биоценоза.

Элементарная первичная структура биосферы -

биоценоз.

Биоценоз - это участок биосферы, на котором в

результате совместного существования растений,

животных и микроорганизмов возникает тесная

взаимосвязь и взаимозависимость живой

природы. Б. имеет строго очерченные границы,

однороден. (растения, животные,

микроорганизмы)

Биотоп - относительно однородное по

абиотическим факторам среды пространство в

пределах водной, наземной и подземной частей

биосферы, занятое одним биоценозом. Биотоп

совместно с биоценозом составляет единый

биогеоценоз (литосфера, гидросфера, атмосфера)

3. Определение биогеоценоза. Структура.

Биогеоценоз - эволюционно сложившаяся,

пространственно ограниченная, длительно

самоподдерживающаяся, однородная

экологическая система, в которой функционально

взаимосвязаны живые организмы и окружающая

их абиотическая среда. Б. характеризуется

относительно самостоятельным обменом

веществ и особым типом использования потока

солнечной энергии. Примеры: луга, леса, поля,

водоемы. Биогеоценоз» — это частный случай

«экосистемы».

4. Понятие экосистемы. Основные компоненты.

Экосистема - комплекс сообщества совместно

проживающих организмов и условий их

существования, объединенных общим

круговоротом веществ, потоком энергии и

обменом информации. Это - основная

функциональная единица живой природы.

Экосистема не имеет четких границ. Размеры - от

капли воды до вселенной. Например, Земля -

сложная экосистема с определенным уровнем

ресурсов.

Экосистема состоит из двух основных сред:

абиотической и биотической.

Абиотическая среда – часть экосистемы,

включающая земную кору, рельеф, почву,

поверхностные и подземные воды, атмосферу,

солнечный свет и тепло, питательные вещества.

Она обеспечивает условия жизни живым

организмам. Биотическая среда – часть

экосистемы, состоящая из организмов.

5. Биотические компоненты экосистем. 6.

Продуценты. 7. Консументы. 8. Редуценты.

Биотическая среда – часть экосистемы, состоящая

из организмов.

В зависимости от способа питания среди

организмов можно выделить следующие группы:

продуценты, консументы, детритофаги и

редуценты.

Продуценты (от лат. производящий) с помощью

фотосинтеза (или хемосинтеза) создают

органическое вещество. К продуцентам относятся

высшие растения (трава, кустарники, деревья),

водоросли, фотосинтезирующие и некоторые

другие бактерии. Зеленые растения при

фотосинтезе выделяют в атмосферу кислород.

Консументы (от лат. потребитель) питаются

продуцентами и другими консументами. К

консументам относятся звери, птицы, рыбы,

насекомые и т.д. Консументы первого порядка –

типичные травоядные животные: насекомые,

рептилии, птицы и млекопитающие (грызуны,

копытные). В воде – моллюски и мелкие

ракообразные, личинки. К консументам первого

порядка относятся некоторые растения,

животные–паразиты растений.Консументы

второго порядка питаются травоядными;

консументы третьего порядка – консументами

второго порядка и травоядными. Они могут быть

хищниками и охотиться – схватывать и убивать

свою жертву, могут питаться падалью или быть

паразитами.

Детритофаги питаются отмершими

растительными остатками и трупами животных. К

детритофагам относятся дождевые черви, крабы,

муравьи, жуки-навозники, крысы, шакалы, грифы,

вороны и др.

Редуценты – разрушители мертвого

органического вещества. К редуцентам относятся

бактерии и грибы, которые в отличие от

детритофагов, разлагают мертвое органическое

вещество до минеральных соединений. Эти

соединения возвращаются в почву и снова

используются растениями для питания.

9. Принцип эмерджентности. Приведите

примеры эмерджентных свойств.

Важное следствие иерархической организации

живых систем состоит в том, что по мере

объединения компонентов в более сложные

функциональные системы у этих новых систем

возникают качественно новые свойства,

отсутствовавшие на предыдущем уровне. Такие

качественно новые, эмерджентные (от англ.

emergent - внезапно возникающие) свойства

экологического уровня нельзя прогнозировать,

исходя из свойств компонентов, составляющих

этот уровень. Вернее, не все свойства более

высокого уровня организации можно предсказать

из свойств более низкого уровня. Точно так же

как нельзя предсказать свойства воды только

исходя из свойств водорода и кислорода, нельзя

предсказать и свойства экосистемы на основании

сведений об отдельных популяциях; изучать

необходимо и лес в целом, и отдельные деревья,

находящиеся в лесу.

Рассматриваемое явление отражено в принципе

Берталанфи (1969 г.), который заключается в том,

что целое представляет нечто большее, чем

сумма составляющих его элементов, поскольку

его главная характеристика - взаимодействие,

протекающее между его различными

элементами.

10. Взаимодействие автотрофных и

гетеротрофных процессов.

Дело в том, что растениям помимо энергии

необходимы минеральные вещества, а усваивать

органические соединения они не в состоянии.

Поэтому без гетеротрофных организмов,

особенно редуцентов, растения рано или поздно

исчерпали бы все минеральные запасы почвы и

прекратили свое существование.

Еще одной важной функцией взаимодействия

автотрофных и гетеротрофных организмов

является поддержание постоянства газового

состава атмосферы. Растения активно потребляют

углекислый газ, из которого они строят глюкозу, и

в большом количестве выделяют свободный

кислород. Если бы на Земле существовали

исключительно автотрофные организмы, запасы

углекислоты очень скоро бы истощились, а

количество кислорода в атмосфере достигло

опасного избытка. Присутствие гетеротрофных

организмов обеспечивает протекание этого

процесса в обратном направлении: они

потребляют кислород и выделяют углекислый газ,

благодаря чему в атмосфере поддерживается

оптимальное для живых существ равновесие.

11. Как происходит саморегуляция экосистем?

Процесс саморегуляции экосистемы проявляется

в том, что все разнообразие ее населения

существует совместно, не уничтожая полностью

друг друга, а лишь ограничивая численность

особей каждого вида определенного уровня.

Взаимоотношения типа хищник—жертва, паразит

—хозяин взаимно сглаживают всплеск

численности и стабилизируют экосистему. Также

велико значение ограничивающих факторов.

Способность экосистемы к саморегуляции и

поддержанию динамического равновесия

называется гомеостазом. Длинные цепи питания

часто пересекаются, создавая возможность

вариации пищевых отношений в зависимости от

урожая растений, численности жертв и пр. Если

снижается численность одного из первичных

консументов, то при разнообразии видов

хищники переходят к питанию более

многочисленными животными, которые раньше

были для них второстепенными.

12. Гомеостаз.

Гомеостаз - в экологии - состояние динамически

подвижного равновесия экосистемы,

поддерживаемое сложными

приспособительными реакциями, регулярным

возобновлением основных ее структур,

вещественно-энергетического состава и

внутренних свойств, а также постоянной

функциональной саморегуляцией во всех ее

звеньях.

Гомеостаз направлен на максимальное

ограничение воздействий внешней и внутренней

среды, сохранение относительного постоянства

структуры и функций в системе.

13. Положительная и отрицательная связь в

экосистемах. Пример.

Саморегулирование в экосистеме осуществляется

по принципу обратной связи. Как известно,

управление по обратной связи возможно в том

случае, когда сигналы выхода полностью или

частично поступают на вход. Если при такой

подаче сигнала значение управляемой величины

возрастает, то такую связь называют

положительной обратной связью, если же ее

значение уменьшается, то мы будем иметь дело

с отрицательной обратной связью. Пример:

рост популяции жертвы является положительной

обратной связью для популяции хищника, т. к.

приводить к увеличению к его численности. В то

же время рост популяции хищника является

отрицательной обратной связью, т.к. приводит к

снижению численности популяции жертвы. Тем

самым в этой системе “жертва – хищник”

поддерживается динамическое равновесие. При

этом необходимо отметить, что для того чтобы

данная система стала стабильной, требуется

определенный период эволюционного

приспособления.

14. Стабильность экосистем. Чем определяется.

Поддержание нормального функционирования

наземных экосистем зависит от четырех

факторов: качества воды, качества почвы,

качества воздуха и сохранения биоразнообразия.

Стабильность экосистемы в течение длительного

времени предполагает, что и популяция каждого

входящего в нее вида остается более или менее

неизменной. Состояние равновесия принято

обозначать термином климакс, а экосистему

находящуюся в таком состоянии климаксовой.

Однако, как и любая другая система, экосистема

может перейти из одного состояния в другое.

Такой переход называют сукцессией (лат. -

преемственность). Различают первичную

сукцессию и вторичную. При первичной

сукцессии, в результате изменения абиотических

и/или биотических факторов, образуется новая

климаксовая экосистема. При вторичной

сукцессии, восстанавливается прежняя

климаксовая экосистема.

15. Дыхание. Типы дыхания.

Дыхание - процесс газообмена между

организмом и окружающей средой. Дыхание

направлено на разрушение органических веществ

с целью получения энергии, необходимой для

жизнедеятельности организмов. Анаэробы -

организмы, способные жить в бескислородной

среде. Анаэробы получают необходимый для

жизни кислород посредством расщепления

кислородсодержащих органических соединений.

Анаэробное дыхание - энергетический процесс

окисления микроорганизмами органических

веществ в анаэробных условиях, при котором

окислителем служит не свободный кислород, а

нитраты, нитриты и сульфаты. Аэробы -

организмы, способные жить только в среде,

содержащей свободный молекулярный

кислород. К аэробам относятся почти все

животные и растения, а также многие грибы и

микроорганизмы. Аэробное дыхание -

биохимическое окисление органических веществ

в присутствии и за счет молекулярного

кислорода.

16. Процессы образования и разложения

органических веществ.

Биологический круговорот веществ - единство

двух процессов:

- аккумуляции элементов в живых организмах;

- минерализации в результате разложения

мертвых организмов.

Образование живого вещества преобладает на

поверхности суши и в верхних слоях морей.

Минерализация живого вещества преобладает в

почве и глубинах морей.

Ассимиляция - процесс образования химических

веществ, необходимых организму, за счет

своения и превращения питательных веществ у

животных и фотосинтеза у зеленых растений. При

ассимиляции используется энергия АТФ.

Фотосинтез - процесс образования органических

веществ с использованием энергии солнечного

света. В результате фотосинтеза образуются

свободный кислород, попадающий в атмосферу,

органич. вещества (в первую очередь углеводы),

а также высокоэргические соединения (т. е.

вещества, «запасающие» энергию в виде,

удобном для последующего использования ее в

процессе жизнедеятельности).

Энергетическая функция выполняется, прежде

всего, растениями, которые в

процессе фотосинтеза аккумулируют солнечную

энергию в виде разнообразных

органических соединений.

Минерализация органических веществ,

разложение отмершей органики до простых

неорганических соединений, химическое

разложение горных пород, вовлечение

образовавшихся минералов в биотический

круговорот определяет деструктивную

(разрушительную) функцию живого вещества.

Данную функцию в основном выполняют

грибы, бактерии.

17.Экологические сукцессии.

Эколог ческие сукц ссиии́ е́ — это смены

биоценозов вслед за изменениями окружающей

среды.

Бывают 2 видов: первичная и вторичная.

Первичная экологическая сукцессия — это

зарастание места, где до этого ничего не росло.

Например, голые скалы или песчаные дюны. Это

длительный процесс.

Вторичная экологическая сукцессия — это

зарастание местности после действия внешних

факторов, которые привели к разрушению

сообщества, то есть биоценоза. Факторы: пожар,

вспашка земли и т. д. Вторичная сукцессия

протекает намного быстрее первичной, во

многом из-за того, что при вторичной сукцессии

есть какая-то основа, почва, а при первичной

почвы нет и приходится ее создавать.

АНТРОПОГЕННЫЕ СУКЦЕССИИ — экологические

сукцессии, которые протекают под влиянием

деятельности человека.

18. Биомы. Основные группы.

Биом - крупное региональное или

субконтинентальное подразделение биосферы,

характеризующееся каким-либо основным типом

растительности или другой характерной

особенностью ландшафта. Существует несколько

классификаций биомов, включающих от 10 до 32

типов. Распределение биомов происходит по

принципу широтной и вертикальной

зональностей.

На территории России и сопредельных стран

выделяют 13 наземных биомов.

Основные группы:

Лесные (экваториальные и тропические,

средиземноморского типа, умеренного пояса)

Травянистые (саванны; степи, лесостепи, прерии)

Аридные (пустыни, полупустыни)

Тундры и лесотундры

Океанические и морские (открытый океан,

мелководья, коралловые рифы)

19. Действие законов термодинамики в

экосистемах. 20. Энтропия.

1-й закон - закон сохранения энергии: энергия

может превращаться из одной формы в другую,

но не может возникнуть из ничего или исчезнуть

без следа.

2-й закон - при всяком превращении энергия не

может быть использована на все 100%, а часть ее

неизбежно превращается в тепло. При этом

происходит возрастание энтропии (меры

беспорядка) той системы, которая это тепло

принимает. Живые организмы уменьшают

энтропию внутри себя, за счет увеличения ее во

вне. Гибель живого организма или системы

приводит к возрастанию энтропии. 2-й закон

термодинамики проявляет себя в экосистеме

следующим образом:

живые организмы - это преобразователи энергии

и каждый раз, когда происходит превращение

энергии, часть ее теряется в виде тепла. В конце

концов, вся энергия, поступившая в биотический

компонент, рассеивается в виде тепла. Поэтому

все живые организмы как и все экосистемы для

поддержания жизни нуждаются в постоянном

притоке энергии.

Важнейшей термодинамической

характеристикой живых организмов, экосистем и

биосферы в целом является способность

создавать и поддерживать высокую степень

внутренней упорядоченности, т.е. состояние с

низкой энтропией. Жизнеспособные экосистемы

представляют собой открытые неравновесные

термодинамические системы, постоянно

обменивающиеся с окружающей средой,

энергией и веществом, уменьшая при этом

энтропию внутри себя, но увеличивая энергию

вовне в согласии с законами термодинамики.

21. Качество энергии. Определение эксергии.

Эксергия — максимальная работа, которую

может совершить термодинамическая система

при переходе из данного состояния в состояние

равновесия с окружающей средой. Эксергией

иногда называется работоспособность системы.

22. Трофические цепи. Основные типы.

ТРОФИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ, пищевая цепь, цепь

питания, взаимоотношения между организмами,

через которые в экосистеме происходит

трансформация вещества и энергии; группы

особей (бактерии, грибы, растения и животные),

связанные друг с другом отношением «пища –

потребитель». Организмы последующего звена

поедают организмы предыдущего звена и т. о.

осуществляется цепной перенос энергии и

вещества, лежащий в основе круговорота

веществ. При каждом переносе от звена к звену

теряется большая часть (до 80—90%)

потенциальной энергии, рассеивающейся в виде

тепла. По этой причине число звеньев (видов) в Ц.

п. ограничено и не превышает обычно 4—5. В

биоценозах существуют 2 основных типа Ц. п. —

«пастбищные» и «детритные». Первые

начинаются с фотосинтезирующих зелёных

растений и обычно составляют основу биоценоза,

вторые — с организмов (сапрофитов), которые

используют энергию, освобождающуюся при

разложении ими мёртвого органического

вещества (грибы и многие микроорганизмы).

23.Энергетические типы экосистем. Основные

виды.

Классификация экосистем по характеру

энергетического цикла:

природные, движимые солнечным светом;

управляемые, движимые солнечным светом, но

зависящие от энергетических субсидий,

осуществляемых человеком;

природные, движимые солнечным светом, но

зависящие от энергетических субсидий,

осуществляемых естественно (например,

эстуарии – места впадения рек в море);

природные, обособленные, движимые другими

экосистемами, представленными в виде детрита

(донные экосистемы океана);

природные, движимые энергией химических

связей неорганического вещества (донные

системы вокруг мест выхода геотермальных вод,

содержащих HS

–

, серные соединения).

24.0ценка продуктивности экосистем.

Производительность экосистемы, измеряемая

количеством органического вещества, которое

создано за единицу времени на единицу

площади, называется биологической

продуктивностью. Единицы измерения

продуктивности: г/м² в день, кг/м² в год, т/км ² в

год.

Различают первичную биологическую продукцию,

которую создают продуценты, и вторичную

биологическую продукцию, которую создают

консументы и редуценты.

Первичную продукцию подразделяют на:

валовую – это общее количество созданного

органического вещества, и чистую – это то, что

осталось после расхода на дыхание и корневые

выделения.

По продуктивности экосистемы делятся на

четыре класса:

1.Экосистемы очень высокой биологической

продуктивности – свыше 2 кг/м² в год (заросли

тростника в дельтах Волги, Дона и Урала).

2.Экосистемы высокой продуктивности – 1-2 кг/м²

в год (липово-дубовые леса, заросли рогоза или

тростника на озере, посевы кукурузы).

3.Экосистемы средней биологической

продуктивности – 0,25-1 кг/м² в год (сосновые,

берёзовые леса, сенокосные луга, степи).

4.Экосистемы низкой биологической

продуктивности – менее 0,25 кг/м² в год

(арктические пустыни, тундры, большая часть

морских экосистем).

Средняя продуктивность экосистем земли

составляет 0,3 кг/м² в год, т.е. на Земле

преобладают средние и низкопродуктивные

экосистемы.

При переходе с одного трофического уровня на

другой теряется 90% энергии.

25. Оценка затрат на обеспечение

жизнедеятельности человека с точки зрения

изучения экосистем.

Антропогенное воздействие на природу -

прямое осознанное или косвенное и

неосознанное воздействие человека и

результатов его деятельности, вызывающее

изменение природной среды и естественных

ландшафтов.

26.Экологические факторы. 27.Основные типы

экологических факторов. Правило Гаузе.

Отдельные элементы среды обитания, на

которые организмы реагируют

приспособительными реакциями (адаптациями),

называются экологическими факторами или

факторами среды. Среди факторов среды

выделяют обычно три группы факторов:

абиотические, биотические и антропогенные.

1. Абиотическими факторами среды называются

условия, напрямую не связанные с

жизнедеятельностью организмов (температура,

свет, вода, состав атмосферных газов, структура

почвы, состав биогенных элементов в ней,

рельеф местности). Эти факторы могут

воздействовать на организмы как

непосредственно (свет, тепло), так и косвенно

(рельеф местности.

2. Биотические факторы среды - совокупность

влияний одних организмов на другие. Живые

существа могут служить источником пищи для

других организмов, являться средой их обитания,

способствовать их размножению и т.п. Действие

биотических факторов может быть не только

непосредственным, но и косвенным, выражаясь в

корректировке абиотических факторов

(изменение состава почвы, микроклимата под

пологом леса).

3. Антропогенные факторы среды -

совокупность влияний человека на живые

организмы. Это влияние также может быть

прямым, например, когда человек вырубает лес

или отстреливает животных, или косвенным,

проявляющимся в воздействии человека на

абиотические и биотические факторы среды

(изменение состава атмосферы, почвы,

гидросферы, или изменение структуры

экосистем).

Правило Гаузе: ПРИНЦИП КОНКУРЕНТНОГО

ИСКЛЮЧЕНИЯ - закономерность, согласно к-рой

два вида со сходными экологич. требованиями не

могут длительное время занимать одну и ту же

экологич. нишу; экологическое разобщение,

наблюдаемое при конкуренции тесно связанных

или сходных в иных отношениях видов в

отсутствие хищничества. Не имеет абсолютного

характера.

29.Разделение организмов по степени

пластичности.

Экологическая пластичность организмов

(экологическая валентность) - степень

приспособляемости вида к изменениям фактора

среды. Выражается диапазоном значений

факторов среды, в пределах которого данный вид

сохраняет нормальную жизнедеятельность. Чем

шире диапазон, тем больше экологическая

пластичность.

Виды, способные существовать при небольших

отклонениях фактора от оптимума, называются

узкоспециализированными, а виды,

выдерживающие значительные изменения

фактора - широкоприспособленными.

Экологическая пластичность может

рассматриваться как по отношению к отдельному

фактору, так и по отношению к комплексу

экологических факторов. Способность видов

переносить значительные изменения

определенных факторов оозначается

соответствующим термином с приставкой "эври":

- эвритермные (пластичны к температуре)

- эвриголинные (соленость воды)

- эврифотные (пластичны к свету)

- эвригигрические (пластичны к влажности)

- эвриойкные (пластичны к месту обитания)

- эврифагные (пластичны к пище).

Виды, приспособленные к небольшим

изменениям данного фактора, обозначаются

термином с приставкой "стено".

Виды, обладающие широкой экологической

пластичностью по отношению к комплексу

экологических факторов - эврибионты; виды

с малой индивидуальной приспособляемостью -

стенобионты.

30.Закон минимума (правило Либиха).

Относительное действие отдельного

экологического фактора тем сильнее, чем в

большей степени по сравнению с другими

ощущается его нехватка.

31.Закон толерантности (закон Шелфорда).

Лимитирующим фактором процветания может

быть как минимум, так и максимум

экологического фактора, диапазон между

которыми определяет величину толерантности

(выносливости) организма к данному фактору.

32.Лимитирующие факторы. Основная ценность.

Лимитирующий фактор - фактор среды,

выходящий за пределы выносливости организма.

Лимитирующий фактор ограничивает любое

проявление жизнедеятельности организма. С

помощью лимитирующих факторов регулируется

состояние организмов и экосистем.

Сущность этого правила заключается в том, что

фактор, находящийся в недостатке или избытке

(вблизи критических точек) отрицательно влияет

на организмы и, кроме того, ограничивает

возможность проявления силы действия других

факторов, в том числе и находящихся в оптимуме.

Например, если в почве имеются в достатке все,

кроме одного, необходимые для растения

химические элементы, то рост и развитие

растения будет обусловливаться тем из них,

который находится в недостатке. Все другие

элементы при этом не проявляют своего

действия.

Лимитирующие факторы обычно обусловливают

границы распространения видов (популяций), их

ареалы. От них зависит продуктивность

организмов и сообществ. Поэтому крайне важно

своевременно выявлять факторы минимального

и избыточного значения, исключать возможности

их проявления (например, для растений -

сбалансированным внесением удобрений).