Элементы экологических систем и их характеристики
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОУ ВПО «Воронежский
государственный технический
Факультет вечернего и заочного обучения
Кафедра: «Экономики и управления на предприятии машиностроения»
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по дисциплине: «Экология»
Вариант: 2
Выполнил: студент группы ЭК-104___________________ С.А.Закаблукова
Руководитель: ______________________________
Воронеж
2012
Замечания руководителя
Содержание
1. Вид. Категории вида…………………………………………………..4
2. Популяция как форма существования вида………………………….7
3. Сообщество (биоценоз)……………………………………………...
4. Экосистема (биогеоценоз)……………………………………………
Список литературы…………………………………
Контрольное задание № 2. Элементы экологических систем и их характеристики
1 Вид. Категории вида.
Как и всякая отрасль науки, экология имеет свои законы, которые характеризуют взаимоотношение, различных элементов экосистемы и, в конечном итоге, все процессы в биосфере.
Любой вид, любая популяция и даже отдельная особь живут не изолированно от среды своего обитания, а напротив, испытывают многочисленные взаимные влияния. Живые организмы влияют друг на друга, на среду своего обитания, а также испытывают действие внешних факторов - как в эволюционном, так и в индивидуальном плане.
Поэтому нет ничего удивительного в том, что сообщества взаимодействующих живых организмов представляют собой не случайный набор видов, а вполне определенную систему, достаточно устойчивую, связанную многочисленными внутренними связями, с относительно постоянной структурой и взаимообусловленным набором видов. Такие системы принято называть биотическими сообществами, или биоценозами (что в переводе с латыни и означает "биологическое сообщество"), а системы, включающие живых организмов и среду их обитания, - экосистемами. Есть еще термин "биогеоценоз", также означающий систему биологического сообщества и среды его обитания.
Каждый вид в биотическом сообществе играет определенную экологическую роль. Ученые к настоящему времени не описали и десятой части всех населяющих планету видов, особенно плохо изучены насекомые и микроорганизмы. В то же время предполагают, что микроорганизмы могут играть ведущую роль в поддержании устойчивости всей биосферы. В связи с малой изученностью того, какова роль каждого отдельного вида, нельзя наверняка утверждать, что вымирание одного-единственного вида не будет иметь серьезных последствий для устойчивости экосистемы или всей биосферы.
Вид - это совокупность особей, обладающих сходством внутреннего и внешнего строения, биохимических и физиологических функций, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, приспособленных к определенным условиям жизни, обладающих определенным типом взаимоотношений с абиотической (косной) и биотической средой и занимающих в природе определенную область - ареал.
Виды отличаются друг от друга многими признаками. Характерные для вида признаки и свойства называют критериями. Как видно из определения, среди критериев различают: морфологический, физиологический, цитогенетический, экологический и географический.
Экологический критерий
или экологическая
Благодаря многообразию экологических факторов наблюдается закономерное расселение видов по планете. Колебания интенсивности экологических факторов проявляются в исчезновении некоторых видов с определенных территорий, изменении плотности популяций, показателей рождаемости, смертности. Под влиянием экологических факторов в эволюции сложились такие адаптивные модификации, как зимняя спячка или летняя спячка, диапауза.
Любая особь, популяция, сообщество испытывают одновременное воздействие многих факторов, но лишь некоторые из них являются жизненно важными. Такие факторы называются лимитирующими. Отсутствие этих факторов или их концентрации выше или ниже критических уровней делает невозможным освоение среды особями определенного вида.
Способность вида осваивать разные среды обитания выражается величиной экологической валентности.
Виды, способные пережить лишь небольшие колебания факторов окружающей среды, называются экологически узко приспособленными или стенотопными.
Виды, переживающие значительные отклонения факторов среды от оптимальных величин, называются широко приспособленными или эвритопными.
В качестве регулирующих сил вступают межвидовые и внутривидовые отношения организмов. Разные типы этих отношений определяют быстроту ответных реакций на изменения численности популяций.
Динамика численности популяций в естественной обстановке - это автоматически регулируемый процесс, механизмы стабилизации которого отработаны длительной историей совместного развития видов.
В сообществах, искусственно
создаваемых человеком или
Таким образом, как масштабы, так и ход колебания численности любого вида в природных сообществах исторически обусловлены естественным отбором в зависимости от особенностей биологии, характера внутривидовых связей и межвидовых отношений, к которым приспособлен вид в определенных условиях среды.
Для каждого биологического вида существует оптимум экологических факторов, который характеризуется наибольшей степенью благоприятности для существования вида.
2. Популяция как форма существования вида.
Популяция — это совокупность особей одного вида, длительно существующая на определенной территории (ареале) и отделенная от других популяций той или иной формой изоляции. Популяция является элементарной структурой вида, в форме которой вид существует в природе.
Популяция является элементарной эволюционной структурой. Под действием факторов окружающей среды в популяции постоянно происходят наследственные изменения (мутации). Поскольку мутации передаются потомству, в результате скрещивания они распространяются в популяции и насыщают ее, популяция становится неоднородной. В результате действия факторов эволюции выживают и оставляют потомство те особи, которые приобрели наследственные изменения, полезные в данных условиях среды. Так формируется экологический критерий популяции и вида в целом.
Основными характеристиками популяции являются: плотность, численность, рождаемость, смертность, возрастной состав, характер распределения в пределах территории и темп роста.
Плотность популяции определяется числом особей, приходящихся на единицу площади или объема. Территория, занимаемая разными популяциями одного вида, колеблется и зависит от степени подвижности особей. Каждому виду присуща определенная плотность популяции, отклонения от которой в обе стороны отрицательно сказываются на темпах воспроизводства и жизнедеятельности особей.
Численность — это общее число особей на выделяемой территории. Численность или число особей в популяции различно у разных видов и в значительной мере зависит от стабильности экологической ситуации. Численность не может быть ниже определенных пределов, сокращение численности за эти пределы может привести к вымиранию популяции. При половом размножении обмен генами превращает популяцию в относительно целостную генетическую систему. Если перекрестное оплодотворение отсутствует и преобладает вегетативное размножение, генетические связи слабее и популяция представляет собой систему клонов или чистых линий, совместно использующих среду. Такие популяции объединены в основном экологическими связями.
Во всех случаях в популяциях действуют законы, позволяющие использовать даже ограниченные ресурсы среды для оставления потомства. Популяции многих видов обладают свойствами, позволяющими им регулировать свою численность.
Ограничение возможных
колебаний численности
Поддержание численности, оптимальной в данных условиях, называется гомеостазом популяции. Гомеостатические возможности популяций различны и осуществляются они через взаимоотношения особей между собой и с окружающей средой.
Рождаемость — это число новых особей, появившихся в результате размножения в единицу времени. Рождаемость определяется многими факторами, например, биологическим положением вида. Низкая плодовитость характерна для тех видов, которые проявляют большую заботу о потомстве. Рождаемость зависит от скорости полового созревания, числа генераций в году, соотношения в популяции самцов и самок. В огромной степени рождаемость в природе определяется обеспеченностью пищей, возможностью выкормить потомство и влиянием природных условий.
Смертность — показатель, отражающий
количество погибших в популяции
особей за определенный отрезок времени.
Она бывает очень высокой и
изменяется в зависимости от условий среды,
возраста и состояния популяции. У большинства
видов смертность в раннем возрасте всегда
бывает выше, чем у взрослых особей. Факторы
смертности очень разнообразны. Она может
быть вызвана влиянием абиотических факторов
среды (низкие и высокие температуры, ливневые
осадки, град, избыточная или недостаточная
влажность), биотическими факторами (отсутствие
корма, инфекционные заболевания), антропогенными
факторами (загрязнение окружающей среды,
уничтожение животных, деревьев).
Прирост популяции — это разница между рождаемостью и смертностью, прирост популяции может быть как положительным, так и отрицательным.
Темп роста популяции — это средний прирост популяции за единицу времени.
Возрастной состав — имеет важное значение для ее существования. При благоприятных условиях в популяции имеются все возрастные группы и поддерживается более или менее стабильный возрастной состав. В быстро растущих популяциях преобладают молодые особи, а в сокращающихся — старые, уже не способные интенсивно размножаться. Такие популяции малопродуктивны, недостаточно устойчивы.
Популяции свойственна определенная организация. Распределение особей по территории, соотношение групп по полу, возрасту, морфологическим, физиологическим, поведенческим и генетическим особенностям отражают структуры популяции. Она формируется, с одной стороны, на основе общих биологических свойств вида, а с другой — под влиянием абиотических факторов среды и популяций других видов. Структура популяции имеет, таким образом, приспособительный характер. Разные популяции одного вида имеют как сходные особенности, так и отличительные, характеризующие специфику экологических условий в местах их обитания.
В целом, кроме адаптивных возможностей отдельных особей, на определенных территориях формируются приспособительные черты групповой адаптации популяции как надиндивидуальной системы.
3. Сообщество (биоценоз).
Сообщество (биоценоз) - совокупность видов животных и растений, длительное время сосуществующих в определенном пространстве и образующих экологическое единство. Как и популяция, сообщество имеет собственные свойства и характеризуется собственными показателями, присущими только ему.
Свойствами сообщества являются устойчивость (то есть способность противостоять внешним воздействиям), продуктивность (способность производить живое вещество).
Показателями сообщества являются характеристики его состава (видовое разнообразие, структура пищевой сети), а также соотношение отдельных групп организмов.
Одна из главных задач экологии выяснить взаимосвязи между свойствами и составом сообщества, которые проявляются независимо от того, какие виды в него входят.
В сообществах, искусственно
создаваемых человеком или
Таким образом, как масштабы,
так и ход колебания
Для каждого биологического вида существует оптимум экологических факторов, который характеризуется наибольшей степенью благоприятности для существования вида.
Максимальной степени
благоприятности воздействия
Термин «биоценоз» был предложен немецким биологом К. Мебиусом (1877). Биоценоз - диалектически развивающееся единство, меняющееся в результате деятельности входящих в него компонентов, вследствие чего происходят закономерные изменение и смена биоценоза (сукцессии), которые могут приводить к восстановлению резко нарушенных биоценозов (например, леса после пожара и т.п.) По участию в биогенном круговороте веществ в биоценозе различают три группы организмов:
1) Продуценты (производители)
- автотрофные организмы,
2) Консументы (потребители) - гетеротрофные организмы, питающиеся за счёт автотрофных. Консументы 1-го порядка - растительноядные животные, а также паразитические бактерии, грибы и другие бесхлорофильные растения, развивающиеся за счёт живых растений. Консументы 2-го порядка - хищники и паразиты растительноядных организмов. Бывают консументы 3-го и 4-го порядков (сверхпаразиты, суперпаразиты и т.п.), но всего в цепях питания не более 5 звеньев. На каждом последующем трофическом уровне количество биомассы резко снижается. Деятельность консументов способствует превращениям и перемещениям органических веществ в биоценоз, частичной их минерализации, а также рассеянию энергии, накопленной продуцентами.
3) Редуценты (восстановители) - животные, питающиеся разлагающимися остатками организмов (сапрофаги), и особенно непаразитирующие гетеротрофные микроорганизмы - способствуют минерализации органических веществ, их переходу в усвояемое продуцентами состояние.
Взаимосвязи организмов в биоценозе многообразны. Кроме трофических связей, определяющих цепи питания иногда своеобразные (паразитизм, симбиоз), существуют связи, основанные на том, что одни организмы становятся субстратом для других (топические связи), создают необходимый микроклимат и т.п. Часто можно проследить в биоценозе группы видов, связанные с определённым видом и целиком зависящие от последнего (консорции).
Для биоценоза характерно разделение на более мелкие подчинённые единицы - мероценозы, т.е. закономерно слагающиеся комплексы, зависящие от биоценоза в целом (например, комплекс обитателей гниющих дубовых пней в дубраве). Если энергетическим источником биоценоза служат не автотрофы, а животные (например, летучие мыши в биоценоз пещер), то такие биоценозы зависят от притока энергии извне и являются неполноценными, представляя в сущности мероценозы. В биоценозе можно выделить и другие подчинённые группировки организмов, например синузии. Для биоценоза также характерно разделение на группировки организмов по вертикали (ярусы биоценоз). В годовом цикле в биоценозе изменяются численность, стадии развития и активность отдельных видов, создаются закономерные сезонные аспекты биоценоз
Изучение биоценоза важно для рационального освоения земель и водных пространств, т.к. только правильное понимание регулятивных процессов в биоценоз позволяет человеку изымать часть продукции биоценоз без его нарушения и уничтожения.
4. Экосистема (биогеоценоз).
Существование экосистемы возможно благодаря постоянному притоку энергии извне - таким источником энергии, как правило, является солнце, хотя не для всех экосистем это справедливо. Устойчивость экосистемы обеспечивается прямыми и обратными связями между ее компонентами, внутренним круговоротом веществ и участием в глобальных круговоротах.
Знание о функционировании экосистем, механизмах их устойчивости чрезвычайно важно для понимания роли человека в биосфере, планирования природоохранной деятельности и определения оптимальных нагрузок на естественные экосистемы. Такие важные понятия как биологическое разнообразие, устойчивость биосферы теснейшим образом связаны с пониманием того, как устроены экосистемы и почему они устойчивы. Всеми этими вопросами мы и займемся в последующих уроках, посвященных изучению синэкологии - то есть экологии биотических сообществ.
Экосистема это любое сообщество живых существ (биоценоз) вместе с его физической средой обитания (экотопом), функционирующее как единое целое. Примером экосистемы может служить пруд, включающий в себя сообщество гидробионтов (организмов, жизнь которых протекает в воде), физические свойства и химический состав воды, особенности рельефа дна, состав и структуру грунта, взаимодействующий с поверхностью воды атмосферный воздух, солнечную радиацию.
В экосистемах происходит
постоянный обмен энергией и веществом
между живой и неживой
Изучение экосистем необходимо для получения знаний о том, как функционируют сообщества, отчего происходят и куда направлены их изменения, какое влияние оказывает жизнь на окружающую ее неживую природу. Экосистема, по сути, это то, что мы называем природой.
Экосистема основная функциональная единица живой природы, включающая и организм, и абиотическую среду, причем каждая часть влияет на другую и обе необходимы для поддержания жизни в том виде, в каком она существует на Земле.
Экосистема понятие
очень широкое и применимое как
к естественным (например, тундра, океан),
так и к искусственным
Биогеоценоз исторически сложившаяся совокупность живых организмов (биоценоз) и абиотической среды вместе с занимаемым ими участком земной поверхности (экотопом); граница биогеоценоза устанавливается по границе растительного сообщества (фитоценоза) – важнейшего компонента биогеоценоза. Для каждого биогеоценоза характерен свой тип вещественно-энергетического обмена.
Биогеоценоз составная часть природного ландшафта и элементарная биотерриториальная единица биосферы.
По определению В.Н. Сукачева, биогеоценоз - «это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющая свою, особую специфику взаимодействий этих слагающих её компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией между собой и другими явлениями природы и представляющая собой внутренне противоречивое единство, находящееся в постоянном движении и развитии».
Существует мнение, что содержание термина «биогеоценоз» в значительно большей степени отражает структурные характеристики изучаемой макросистемы, тогда как в понятие «экосистема» вкладывается, прежде всего, её функциональная сущность.
Обязательным компонентом биогеоценоза является фитоценоз, или растительное сообщество. В то же время экосистема может быть и без растительного сообщества, а также и без почвы (например, труп животного, ствол дерева в стадиях разложения и населенности различными организмами). Таким образом, любой биогеоценоз может быть назван экосистемой, в то время как не каждая экосистема может быть названа биогеоценозом.
Ландшафт (географический) достаточно обширный участок земной поверхности, в пределах которого различные компоненты природы (горные породы, рельеф, климат воды почвы, растительный и животный мир), взаимосвязанные и взаимообусловленные, составляют одно целое, образуя определенный вид местности. Иными словами, ландшафт - это территория, характеризуемая суммой типичных признаков и включающая определенный набор биогеоценозов.
Совокупности природных ландшафтов, сходных по морфологическим, функциональным и экологическим особенностям, образуют ландшафтные зоны (тундровую, таежную, пустынную, степную), или зональные типы ландшафтов.
Экология рассматривает также антропогенные типы ландшафтов, возникшие в результате хозяйственной деятельности человека: городской, сельскохозяйственный, промышленный и др.
При классификации наземных экосистем обычно используют признаки растительных сообществ (составляющих основу экосистем) и климатические (зональные) признаки. Так, выделяются определенные типы экосистем, например тундра лишайниковая, тундра моховая, лес хвойный (еловый, сосновый), лес лиственный (березняк), лес дождевой (тропический), степь, кустарники (ивняк), болото травянистое, болото сфагновое.
Растительные сообщества (и экосистемы) обычно не имеют резких границ и переходят друг в друга постепенно в соответствии с изменением условий местообитаний в пространстве и во времени. Однако, учитывая переходные полосы, в большинстве случаев можно достаточно четко установить границы, отделяющие одну экосистему от другой, определить границы биогеоценозов.
Часто в основу классификации природных экосистем кладут характерные экологические признаки местообитаний, выделяя сообщества морских побережий или шельфа, озер или прудов, пойменные или суходольные луга, каменистые или песчаные пустыни, горные леса, эстуарии (устья больших рек) и др.
Все природные экосистемы (биогеоценозы) связаны между собой и вместе образуют живую оболочку Земли, которую можно рассматривать как самую большую экосистему. Эта экосистема называется биосферой.
Список литературы
- Денисов В.В. Экология: учебное пособие для вузов/ В.В.Денисов. – изд.3-е, испр. И доп. – М.:ИКЦ МарТ, 2006. – 768с.
- Крамская И.Г. Гигиена и основы экологии человека: учебное пособие/ И.Г. Крамская, Э.Д.Рубан. – Ростов н/Д.: Феникс, 2007-351с.
- Кувыкин Н.А. Опасные промышленные отходы: учебно – метод. пособие/ Н.А.Кувыкин, А.Г.Бубнов,В.И.Гриневич; под общ. Ред. В.В.Кострова.-Иваново, 2006.-148с.
- Лебедева М.И. Экология: учеб. пособие для вузов/ М.И.Лебедева, И.А.Анкундимова. – Тамбов: Изд-во Тамб.гос.техн. ун-та, 2008.-80 с.
- Сайт Экологии: http://www.anriintern.com/
ecology/spisok.htm - Степановских А.С. Экология: учебник для вузов/А.С.Степановских. – Москва, ЮНИТИ, 2008.- 703с.
- Шилов И.А. Экология: учебник для вузов/ И.А.Шилов.- 4 изд. стер.-М.: Высшая школа,2009.-512с.
- Экология: Учебное пособие / Под. ред. проф. В. В. Денисова. - 2 - изд., исправленное и дополненное. - Москва: ИКЦ "МарТ", Ростов-на-Дону, 2006. - 672 с.
- Экология: Учебник. Изд. 2-е, перераб. и доп. / В. Н. Большаков, В. В. Качак, В. Г. Коберниченко и др.; 2006. - 504 с.: ил.
- Экологический энциклопедический словарь. М.: Ноосфера 2007.
- Коробкин В. И., Передельский Л. В. Экология 4-е изд, перераб. и доп. Ростов-на-Дону: Изд-во "Феникс", 2007.
- Экология: Учебное пособие / С. И. Колесников. - 4-е изд. - М.: Издательско-торговая корпорация "Дашков и К°"; Ростов н/Д: Академцентр, 2010. - 384 с.
- Электронный журнал "Экология и жизнь".: http://www.ecolife.ru/index.
shtml
