Контрольная работа по "Экологии". 203

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение

высшего профессионального  образования

«Забайкальский  государственный университет»

(ФГОУ «ЗабГУ»)

Факультет переподготовки и повышения квалификации

Кафедра экономики и бухгалтерского учета

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Экология»

 

 

Вариант №  4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: ст. гр. ЭКБ-12-2

В.А. Боброва

Проверил:

И.А. Бондарь

 

 

 

 

 

 

 

 

Чита

2013

СОДЕРЖАНИЕ

1 Основные разделы общей экологии……………………………………………..4

2 Основные типы водных экосистем. Группы водных организмов……………8

3 Приспособление организмов  к окружающей среде. Типы адаптации……...12

4 Виды антропогенного загрязнения водоемов………………………………...14

Список использованных источников……………………………………………...21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Основные разделы общей экологии

 

Экология ( от греч. «ойкос»  – дом, жилище и «логос» – учение ) – наука, изучающая условия существования  живых организмов и взаимосвязи  между организмами и средой, в  которой они обитаютают. Изначально экология развивалась как составная  часть биологической науки в  тесной связи с другими естественными  науками – химией, физикой, геологией, географией, математикой.

Экология – наука о  взаимоотношениях организмов и среды  их обитания. Основной традиционной частью экологии как биологической науки  является общая экология, которая  изучает общие закономерности взаимоотношений  живых организмов и среды (включая  человека). В составе общей экологии выделяют основные разделы:

– аутэкология, исследует  связи отдельного организма (вида, особи) с окружающей его средой;

– популяционная экология (демэкология), в задачу которой входит изучение структуры и динамики популяций  отдельных видов. Популяционную  экологию рассматривают и как специальный раздел аутэкологии;

– синэкология (биоценология) изучает взаимоотношение популяций, сообществ и экосистем со средой.

Аутэкология изучает жизненные  циклы и отношение к факторам среды отдельных особей или видов. Цель ее заключается в том, чтобы  выявить характер приспособления их к жизни в конкретном сообществе, их роль в экосистеме. Некоторые  ученые считают, что аутэкология  изучает взаимоотношение с внешней  средой только отдельных особей, а  взаимоотношения ценопопуляций  со средой изучает демэкология, взаимоотношения  видов – эйдэкология.

Задача аутэкологии –  выявление физиологических, морфологических  и прочих приспособлений (адаптаций) видов к различным экологическим  условиям: режиму увлажнения, высоким  и низким температурам, засолению  почвы (для растений). В последние годы у аутэкологии появилась новая задача – изучение механизмов реагирования организмов на различные варианты химического и физического загрязнения (включая радиоактивное загрязнение) среды.

Теоретическую основу аутэкологии  составляют ее законы.

Первый закон аутэкологии  – закон оптимума: по любому экологическому фактору любой организм имеет  определенные пределы распространения (пределы толерантности).

Как правило, в центре ряда значений фактора, ограниченного пределами  толерантности, лежит область наиболее благоприятных условий жизни  организма, при которых формируется  самая большая биомасса и высокая  плотность популяции. Напротив, у  границ толерантности расположены  зоны угнетения организмов, когда  падает плотность их популяций и  виды становятся наиболее уязвимыми  к действию неблагоприятных экологических  факторов, включая и влияние человека.

Второй закон аутэкологии  – индивидуальность экологии видов: каждый вид по каждому экологическому фактору распределен по-своему, кривые распределений разных видов перекрываются, но их оптимумы различают. По этой причине  при изменении условий среды  в пространстве (например, от сухой  вершины холма к влажному логу) или во времени (при пересыхании  озера, при усилении выпаса, при зарастании скал) состав экосистем изменяется постепенно.

Третий закон аутэкологии  – закон лимитирующих (ограничивающих) факторов: наиболее важным для распределения  вида является тот фактор, значения которого находятся в минимуме или  максимуме. Например, в степной зоне лимитирующим фактором развития растений является увлажнение (значение находится  в минимуме) или засоление почвы (значение находится в максимуме), а в лесной – ее обеспеченность питательными элементами (значения находятся в минимуме).

Законы аутэкологии широко используются в сельскохозяйственной практике, например, при выборе сортов растений и пород животных, которые  наиболее целесообразно выращивать или разводить в конкретном районе.

Популяционная экология (демэкология).

Популяция (populus – от лат. народ. население) – одно из центральных  понятий в биологии и обозначает совокупность особей одного вида, которая  обладает общим генофондом и имеет  общую территорию. Она является первой надорганизменной биологической системой. Наибольшее признание получила трактовка  С.С. Шварца, популяция – группировка  особей, которая является формой существования  вида и способна самостоятельно развиваться  неопределенно долгое время.

Основным свойством популяций, как и других биологических систем является то, что они находятся  в беспрерывном движении, постоянно  изменяются. Популяции могут занимать разные по размеру площади и условия  обитания в пределах местообитания  одной популяции тоже могут быть не одинаковы. По этому признаку выделяют три типа популяций: элементарную, экологическую, географическую.

Элементарная (локальная) популяция  – это совокупность особей одного вида, занимающих небольшой участок  однородной площади. Между ними постоянно  идет обмен генетической информацией.

Экологическая популяция  – совокупность элементарных популяций, внутривидовые группировки, приуроченные к конкретным биоценозам. Растения одного вида в ценозе называются ценопопуляцией. Обмен генетической информацией  между ними происходит достаточно часто.

Географическая популяция  – совокупность экологических популяций, заселивших географически сходные  районы. Географические популяции существуют автономно, ареалы их относительно изолированы, обмен генами происходит редко – у животных и птиц – во время миграций, у растений – при разносе пыльцы, семян и плодов. На этом уровне происходит формирование географических рас, разновидностей, выделяются подвиды.

Основные характеристики популяций являются:

Численность – общее количество особей на данной территории или в  данном объеме. Плотность – количество особей или их биомасса на единице  площади или объема. В природе  происходит постоянные колебания численности  и плотности.

Динамика численности  и плотности определяется в основном рождаемостью, смертностью и процессами миграции. Это показатели, характеризующие  изменение популяции в течение  определенного периода: месяца, сезона, года и т.д. Изучение этих процессов  и причин их обусловливающих очень  важно для прогнозов состояния  популяций.

Рождаемость различают абсолютную и удельную. Абсолютная рождаемость  – это количество новых особей, появившихся за единицу времени, а удельная – то же самое количество, но отнесенное к определенному числу  особей. Рождаемость определяется многими  факторами: условиями среды, наличием пищи, биологией вида (скорость полового созревания, количество генераций в  течение сезона, соотношение самцов и самок в популяции).

Согласно правилу максимальной рождаемости (воспроизводства) в идеальных  условиях в популяциях появляется максимально  возможное количество новых особей; рождаемость ограничивается физиологическими особенностями вида.

Смертность, как и рождаемость, бывает абсолютной (количество особей, погибших за определенное время), так  и удельной. Она характеризует  скорость снижения численности популяции  от гибели из-за болезней, старости, хищников, недостатка корма, и играет главную  роль в динамике численности популяции.

 

 

 

 

 

2 Основные типы водных экосистем.

Группы водных организмов

 

Экосистема – система  живых организмов и окружающих неорганических тел, связанных потоками энергии  и круговоротом веществ.

Таким образом, для естественной экосистемы характерны три признака:

1) экосистема обязательно  представляет собой совокупность  живых и неживых компонентов.

2) в рамках экосистемы  осуществляется полный цикл, начиная  с создания органического вещества  и заканчивая его разложением  на неорганические составляющие;

3) экосистема сохраняет  устойчивость в течение некоторого  времени, что обеспечивается определенной  структурой биотических и абиотических  компонентов.

Площадь водных экосистем  значительно больше, чем наземных, однако среди них преобладают  морские экосистемы, площадь пресноводных экосистем сравнительно невелика.

Особенности водных экосистем:

- биота имеет сравнительно  низкое таксономическое разнообразие  и представлена в основном  водорослями, цианобактериями и  низшими животными. Из числа  позвоночных существенную роль  играют рыбы, реже – млекопитающие, птицы, амфибии и рептилии. Среди продуцентов могут быть макрофиты – сосудистые растения в пресноводных экосистемах, бурые и красные водоросли в морских экосистемах. В составе блока редуцентов – только бактерии;

- пищевые цепи удлинены  до 6 звеньев;

- биологическая продукция  больше запаса биомассы, так как  значительная часть организмов  низших трофических уровней живет  недолго – дни и недели. Пирамида биомассы имеет форму юлы с максимумом на втором и третьем трофическом уровнях, так как виды растительноядного и плотоядного планктона живут дольше, чем автотрофы-водоросли;

- круговорот элементов  питания происходит быстро. Детрит  накапливается только в некоторых  пресноводных экосистемах, в которых  образуется сапропель. Элементы  минерального питания в сапропеле  консервируются и исключаются из круговорота.

Основные типы водных экосистем:

Пресноводные экосистемы:

1. Лентические (стоячие  воды): озера, пруды, водохранилища  и др.;

2. Лотические (текучие воды): реки, ручьи, родники и др.;

3. Заболоченные угодья: болота, болотистые леса, марши (приморские  луга).

Морские экосистемы:

1. Открытый океан (пелагическая  экосистема);

2. Воды континентального  шельфа (прибрежные воды);

3. Районы апвеллинга (плодородные  районы с продуктивным рыболовством);

4. Эстуарии (прибрежные бухты,  проливы, устья рек, лиманы, соленые  марши и др.);

5. Глубоководные рифтовые  зоны.

На основе образа жизни  среди водных организмов выделяют несколько  групп:

– бентос (от греч. benthos –  глубина) – прикрепленные к грунту, лежащие на нем или живущие  в толще осадков организмы. Представлен  фитобентосом, зообентосом и бактериобентосом. В зообентосе по способу питания  выделяют хищников, фильтраторов, грунтоедов и т.д.;

– перифитон (от греч. peri –  вокруг, возле) – животные и растения, либо прикрепленные, либо удерживающиеся за стебли и листья высших растений или любые поверхности, возвышающиеся  над дном и плавающие по течению;

– планктон (от греч. planktos –  парящий, блуждающий и on – сущее) –  пассивно плавающие растительные (фитопланктон) или животные (зоопланктон) организмы, перемещающиеся главным образом  благодаря течениям;

– нектон (от греч. nektos –  плавающий) – активные пловцы с обтекаемой формой тела и развитыми органами движения, не связанные непосредственно  с дном (рыбы, кальмары, ластоногие, киты и т.д.);

– нейстон (от греч. neustos –  плавающий) – сообщество микроорганизмов, растений и животных мелких и средних  размеров, обитающих у поверхности  воды на границе водной и воздушных  сред (над или под поверхностной  пленкой, до 5 см в глубь воды). Это  бактерии, простейшие, клопы-водомерки, водоросли, личинки некоторых организмов;

– плейстон (от греч. pleystikos –  плавающий) – совокупность гидробионтов, часть тела которых находится  в воде, а часть – над ее поверхностью. К ним относятся  парусники, некоторые сифонофоры и  членистоногие, ряска.

Обитатели рек носят название потамобионтов. Те из них, что живут  только на течении, называются реофилами. Движение воды в реках вызывает эрозию ее ложа, идущую в глубинном и  боковом направлениях. Перенос и  седиментация грунта изменяют конфигурацию ложа в горизонтальном и вертикальном направлениях. В результате боковой эрозии река меандрирует, образуя излучины, или меандры. Когда река спрямляет свое русло, тогда отшнуровавшиеся излучины превращаются в старицы. В других случаях от реки могут обособляться, не теряя с нею связи, закосья, затоны и протоки.

По биологической классификации, предложенной А. Тинеманном и Е. Науманном, различают озера эвтрофные, олиготрофные и дистрофные (eu – хорошо, oligos –мало, dis – недостаточно, trophos – пища). К  эвтрофным (высококормным) относятся  неглубокие равнинные озера с  хорошо выраженной литоралью и богатой  растительностью. Их вода богата питательными солями, грунты содержат много органического вещества, и на них развивается богатая донная фауна. Олиготрофные (малокормные) озера обычно бывают рсположены на кристаллических породах, обладают значительной глубиной и слаборазвитой литоралью. Донные отложения бедны органическими веществами, в воде содержится мало питательных солей, соответственно, жизнь на дне и в толще воды отличается бедностью. Дистрофные (недостаточно кормные) озера представляют собой неглубокие заболоченные водоемы с торфянистыми отложениями на дне. Торфянистые отложения исключают контакт воды с грунтом и поэтому в ней содержится очень мало минеральных веществ, солей, нужных для питания растений. Планктон и бентос в этих озерах развит очень слабо. Обитатели озер называются лимнобионтами. В соответствии с членением бентали выделяются формы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Приспособление организмов к окружающей среде.

Типы адаптаций

 

Приспособления организмов к среде носят название адаптации. Под адаптациями понимаются любые  изменения в структуре и функциях организмов, повышающие их шансы на выживание.

Способность к адаптациям – одно из основных свойств жизни  вообще, так как обеспечивает и  саму возможность ее существования, возможность организмов выживать и  размножаться. Адаптации проявляются  на разных уровнях: от биохимии клеток и поведения отдельных организмов до строения и функционирования сообществ и экологических систем. Адаптации возникают и развиваются в ходе эволюции видов.

Основные механизмы адаптации  на уровне организма:

1) биохимические – проявляются  во внутриклеточных процессах,  как, например, смена работы ферментов  или изменение их количества;

2) физиологические – например, усиление потоотделения при повышении  температуры у ряда видов;

3) морфо-анатомические –  особенности строения и формы  тела, связанные с образом жизни; 

4) поведенческие – например, поиск животными благоприятных  мест обитания, создание нор, гнезд  и т. п.;

5) онтогенетические –  ускорение или замедление индивидуального  развития способствующие выживанию  при изменении условий.

Экологические факторы среды  оказывают на живые организмы  различные воздействия, т. е. могут  влиять как раздражители, вызывающие приспособительные изменения физиологических и биохимических функций; как ограничители, обусловливающие невозможность существования в данных условиях; как модификаторы, вызывающие морфологические и анатомические изменения организмов; как сигналы, свидетельствующие об изменениях других факторов среды.

Поддержание устойчивого  обмена веществ при колебании  условий внешней среды невозможно без специальных адаптаций. Типы адаптаций:

Пассивная адаптация – (по принципу толерантности или выносливости) –подчинение ухудшению внешних  условий, жизнедеятельность замедляется  или прекращается, но сохраняется  способность восстановить экологическую  потенцию при возвращении благоприятных  условий. Пассивная адаптация присуща  растениям и низшим животным, это  пойкилоосмотические или пойкилотермные животные.

Активная адаптация – ( по принципу резистентности или устойчивости) –при изменении внешних условий  внутренняя среда живых организмов остается постоянной – поддерживается гомеостаз внутренней среды. Активная адаптация присуща млекопитающим, птицам, это гомойоосмотические или  гомойотермные животные.

Пути происхождения адаптации.

1) Предадаптация – наличие  структур, которые возможно расширить.  Мутации и скрещивания приводят  к накоплению скрытого резерва  наследственной изменчивости. Нередко  используются прежние особенности  организма, возникшие в иных  условиях. Например, наличие шва  в черепе млекопитающих облегчает роды.

2) Комбинативный путь  – взаимодействие новых мутаций  друг с другом и с генотипом  в целом. При этом может быть  усиление (комплиментация) или подавление (эпистаз) его выражения в фенотипе.

3) Постадаптивный путь  – новые адаптации возникают  посредством использования ранее  существовавших структур в случае  смены их функций. 

 

 

 

 

 

 

4 Виды антропогенного загрязнения водоемов

 

Проблема загрязнения  среды в настоящее время приобрела  глобальное значение. В водоемы планеты  ежегодно сбрасывается около 7003 км загрязненных вод. Погибают наиболее чувствительные организмы, разрушаются сбалансированные сообщества, ограничивается хозяйственное и рекреационное использование водоемов. Полное прекращение антропогенного загрязнения среды нереально, поэтому следует применять разумные меры ограничения поступления в водоемы токсикантов и загрязнителей, применять эффективную очистку вод.

Загрязнения водоёмов могут  возникать как в результате человеческой деятельности, так и в результате природных процессов.

В результате человеческой деятельности в водоемы может  поступать много загрязнителей  разной степени токсичности. Вредное  действие может вызываться поступлением нетоксических веществ. Избыток  удобрений может привести к изменению  типа водоема, его флоры и фауны, а это не всегда желательно. Особенно нежелательно увеличение трофности  водохранилищ, снабжающих водой населенные пункты, озер, заселенных ценными сиговыми и лососевыми рыбами, водоемов, сохранение состояния которых в неприкосновенности имеет особое значение для страны – Байкал, Иссык-куль, Ладожское  озеро. Превращение «сигового» водоема в «плотвично-окуневый», «судачьего» в «карасёвый» в результате удобрения и повышения первичной продукции всегда связано с ухудшением качества воды.

Вредное действие может оказывать  поступление в водоем большого количества неядовитых взвесей – глины, песка, слюды, целлюлозы, окиси железа. Взвеси увеличивают мутность вода, уменьшают  глубину проникновения солнечных лучей, т.е. уменьшают «фотический слой» в котором происходит фотосинтез, что ведет к понижению первичной продукции водоема и дефициту кислорода. Увеличение донных осадков может привести к нежелательной смене фауны бентоса, заиливанию нерестилищ, гибели от удушья уже отложенной икры рыб.

Частым явлением стало  так называемое «тепловое загрязнение» водоемов. Стоки подогретых, пусть  даже незагрязненных вод, могут совершенно изменить тип водоема, сделать его  незамерзающим зимой, перегревающимся  в летнюю жару, вызвать буйное развитие несвойственных данному водоёму  организмов, сместить сроки и места нереста рыб. Польза или вред для хозяйства таких явлений должна оцениваться в каждом конкретном случае. Изменение теплового режима водоёма происходит, если его используют в качестве водоёма-охладителя для ТЭЦ или АЭС. Такие водоёмы обычно стараются использовать для выращивания товарной рыбы в управляемом режиме.

Токсичные (ядовитые) вещества попадают в водоёмы при разных видах хозяйственной деятельности. Ряд веществ используется специально для борьбы о организмами как  в воде так и на суше. Это ядохимикаты  – прежде всего сельскохозяйственные: против сорняков – гербициды, против вредных насекомых – инсектициды, против грибков – фунгициды. Помимо этого используются дефолианты – вещества, используемые для ускорения опадания листвы, например хлопчатника перед сбором урожая. Некоторые из этих веществ ядовиты не только для тех организмов, для которых они предназначены, но и против других.

Загрязнение водоемов может  возникать при борьбе с малярийными  комарами и другими кровососущими  насекомыми, с грызунами, с сорной рыбой. Обычно стараются использовать нестойкие токсиканты, которые, уничтожив  соответствующих вредителей довольно быстро распадаются под действием  кислорода, воды, солнечных лучей, действия микроорганизмов и др. причин. Однако многие сельскохозяйственные ядохимикаты отличаются высокой персиетентностыо, то есть долго сохраняют свою токсичность в воде, илах и даже в теле гидробионта.

Сельскохозяйственные ядохимикаты  используются на суше, но дождевые потоки рано или поздно сносят их в водоемы  – озера, болота, реки и моря. Эти  вещества обнаружены даже во льдах  полярных морей. С полей в водоемы  уносится значительная часть минеральных  и органических удобрений – фосфатов, нитратов, солей аммония, калия, гуминовых  и альбуминоидных соединений. Эти  вещества мало токсичны, но они могут  повышать трофность, нарушать экологическое  равновесие в водоеме, стимулировать  развитие одних организмов в ущерб другим.

Иногда в водоёмы поступают  отходы и навоз с животноводческих ферм. Загрязняют водоемы стоки промышленных предприятий – металлургических, химических и прочих. Современные  предприятия оснащаются очистными  сооружениями, но очистка никогда  не бывает полной. Кроме того, нередки  аварии очистных сооружений, аварийные  сбросы неочищенных сточных вод. Токсиканты могут поступать в водоемы не только из канализационных труб, но и с дождевыми каплями. Через заводские трубы с промышленными дымами в атмосферу уходит много продуктов горения и летучих загрязнителей, которые затем выпадают в виде кислых и загрязненных осадков.

Классификация антропогенных  стоков и загрязняющих веществ.

Загрязнение водоемов обусловлено  попаданием в них взвешанных частиц, растворенных соединений, токсичных  и нетоксичных, механических загрязнений. Антропогенные стоки поступают в водоёмы со сточными водами населенных пунктов и промышленных предприятий, а также с дождевыми водами. Немалый вред приносит водоемам спуск в них сточных вод с проходящих судов.

Атмосферные воды попадают в водоемы после кратковременного контакта с поверхностными слоями почвы. Из почвы вымываются не только легкорастворимые, но и труднорастворимые соединения. Количество взвешаных частиц в дождевом стоке достигает 1 г/л, а если сток идет с территории промышленных предприятий, например сланце перерабатывающего  предприятия, то в нем содержится 30 мг/л летучих фенолов и до 70 мг/л нелетучих. Такой сток без предварительной очистки может принести непоправимый вред рыбохозяйственному водоёму (Голубовская, I978).

Городские сточные воды состоят  в основном из хозяйственно-бытовых  и промышленных стоков. Особенностью этих стоков является высокое содержание в них микроорганизмов, могут  присутствовать патогенные бактерии. В таких стоках много взвешенных частиц и коллоидных соединений. В них высокий процент содержания растворенных соединений: аминокислот, минеральных солей. Присутствие промышленных сточных вод делает состав воды очень разнообразным.

Промышленные сточные  воды идут от наиболее активных потребителей воды: черная металлургия, химическая, нефтеперерабатывающая промышленность, пищевая промышленность. Во многих случаях непосредственное попадание сточных вод в водоем может привести к гибели живых организмов, составляющих биоценоз. В настоящее время в промышленных сточных водах содержится около 500 000 веществ, о действии которых биологи очень мало знают и на которые надо установить нормы их содержания в водоемах.

Загрязнение водной среды  солями.

Большинство стоков содержит в себе неорганические соли. Особенно много солей содержится в стоках промышленных предприятий. Соли образуются в стоках главным образом за счет нейтрализации кислот и щелочей, которые в очень больших количествах  применяются в промышленных процессах.

Вредность солей для гидробионтов проявляется прежде всего в нарушении  осмотического равновесия. Большинство  простейших выводит их из своих клеток за счет откачивания сократительными  вакуолями. Вода постоянно насасывается осмосом в цитоплазму, а сократительные вакуоли выводят ее во внешнюю  среду. Уже изменение концентрации соли в воде на 0, 3% ведет к нарушению  экскреции. В то время как рыбы мало реагируют на повышение солей в воде, беспозвоночные животные, которыми они питаются, очень чувствительны к повышению содержания солей.

Среди сточных вод особо  большим содержанием солей отличаются воды сбрасываемые кожевенными заводами, которые для отделки кожи применяют  различные соли. В результате количество сульфатов доходит почти до 2000 мг/л, а хлоридов – почти до 8000 мг/л. Солевое загрязнение пресных  водоемов может происходить не только за счет промышленных стоков, но и за счет проникновения морской воды в пресные водоемы. Подобная ситуация может сложиться в водоемах, расположенных  недалеко от моря и связанных с  ним протоками. Если в пресном водоеме уровень воды снизится, то морская вода может войти в водоемы и погубить часть фауны и флоры.

Загрязнение воды биологически активными веществами

В настоящее время усиленно развивается медицинская и биохимическая  промышленность, изготавливающая биологически-активные вещества, гормоны, ферменты, витамины, лекарственные вещества, содержащие активнодействующие на микрофлору и  микрофауну вещества типа антибиотиков. Действие большинства биологически-активных веществ на гидрофауну и гидрофлору не изучено, вот почему к выпуску  сточных вод, содержащих биологически активные вещества (БАВ) в водоемы  следует подходить с очень  большой осторожностью.