Контрольная работа по "Экологии". 226
Раздел 1. Введение в общую экологию. Основные термины и понятия
Существует образное выражение, что
мы живем в эпоху трех «Э»: экономика,
энергетика, экология. При этом экология
как наука и образ мышления
привлекает все более и более
пристальное внимание человечества.
Экологию рассматривают как науку и учебную
дисциплину, которая призвана изучать
взаимоотношения организмов и среды во
всем их разнообразии. При этом под средой
понимается не только мир неживой природы,
а и воздействие одних организмов или
их сообществ на другие организмы и сообщества.
Термин «экология» был введен в употребление
немецким естествоиспытателем Э. Геккелем
в 1866 году и в дословном переводе с греческого
обозначает науку о доме (ойкос - дом, жилище;
логос - учение).
По этой причине экологию иногда связывают
только с учением о среде обитания (доме)
или окружающей среде. Последнее в основе
правильно с той, однако, существенной
поправкой, что среду нельзя рассматривать
в отрыве от организмов, как и организмы
вне их среды обитания. Это составные части
единого функционального целого, что и
подчеркивается приведенным выше определением
экологии как науки о взаимоотношениях
организмов и среды.
Такую двустороннюю связь важно подчеркнуть
в связи с тем, что это основополагающее
положение часто не до учитывается: экологию
сводят только к влиянию среды на организмы.
Ошибочность таких положений очевидна,
поскольку, как будет показано ниже, именно
организмы сформировали современную среду.
Им же принадлежит первостепенная роль
в нейтрализации тех воздействий на среду,
которые происходили и происходят по различным
причинам.
Концептуальные основы дисциплины. С момента
появления «Экология» развивалась в рамках
биологии практически на протяжении целого
века - до 60-70-х годов настоящего столетия.
Человек в этих системах, как правило,
не рассматривался - полагалось, что его
взаимоотношения со средой подчиняются
не биологическим, а социальным закономерностям
и являются объектом общественно-философских
наук.
В настоящее время термин «экология» существенно
трансформировался. Она стала больше ориентированной
на человека в связи с его исключительно
масштабным и специфическим влиянием
на среду. Экосистема – это совокупность
живых организмов и их среды обитания,
которые объединяются круговоротом веществ
и потоком энергии.
Экосистемы состоят из живого (биотического) и неживого
(абиотического) компонентов
объединенных круговоротом веществ. Совокупность
живых организмов (биотический компонент)
называется сообществом или биоценозом, а занимаемое
им местообитание, со всеми присущими
ему факторами среды, биотопом. Биоценоз и биотоп
образуют биогеоценоз (экосистему).Общая экология - это наука
об экосистемах, которые включают в себя
живые организмы и неживое вещество, с
которым эти организмы постоянно взаимодействуют.Биоэкология изучает экологию
особей, видов (аутоэкология), популяций
и сообществ (синэкология), а также экологию
биоценозов.
Биоценоз – совокупность
животных, растений и микроорганизмов,
населяющих определенный участок среды
обитания (биотоп).
Эволюционная экология
- рассматривает экологические аспекты
эволюции.Рост численности и расширение
технических возможности человечества
привели к тому, что сохранение цивилизации
зависит от действий направленных на совместное
развитие (коэволюцию) Природы и Человека.
История природы и история людей взаимозависимы.
Сегодня это необходимо осознать каждому.
Биосфера, ее структура и функции
Длительный период добиологического
развития нашей планеты, определяющийся
действием физико-химических факторов
неживой природы, закончился качественным
скачком – возникновением органической
жизни. С момента своего появления
организмы существуют и развиваются
в тесном взаимодействии с неживой
природой, причем процессы в живой
природе на поверхности нашей
планеты стали преобладающими. Под
действием солнечной энергии
развивается принципиально
Косное вещество образуется процессами,
в которых живое вещество не участвует
(абиогенное вещество). Оно может быть
твердым, жидким, газообразным, например,
вещество вулканического происхождения.
Биокосное вещество создается одновременно
живыми организмами и косными процессами.
К нему относят океаническую и все другие
воды биосферы, нефть, приземную атмосферу,
почву. Живые организмы в процессе создания
биокосного вещества играют ведущую роль.
Вернадский писал, что оно "создается
в биосфере одновременно живыми организмами
и косными процессами, представляя системы
динамического равновесия тех и других".
Организмы в биокосном веществе играют
ведущую роль. Биокосное вещество планеты
- это почвы, кора выветривания, все природные
воды, свойства, которые зависят от деятельности
на Земле живого вещества.
Структурная организация экосистемы
Структурой экосистемы принято называть
совокупность ее системообразующих связей.
Учитывая характер взаимодействий между
биотическим и абиотическим компонентами,
можно выделить несколько аспектов единой
внутренней структуры экосистемы:
- энергетическую (совокупность энергетических
потоков в экосистеме);
- вещественную (совокупность потоков
вещества);
- информационную (совокупность внутриэкосистемных
информационных потоков);
- пространственную (характеризующую пространственное
распределение потоков энергии, вещества
и информации внутри экосистемы);
- динамическую (определяющую изменение
внутриэкосистемных потоков во времени).
С точки зрения трофической структуры экосистему
можно разделить на два яруса — автотрофный
и гетеротрофный
Организменный. Элементарной
единицей организменного уровня служит
особь, которая рассматривается
в развитии - от момента зарождения
до прекращения существования - как
живая система. На этом уровне возникают
системы органов, специализированных
для выполнения различных функций.
Популяционно-видовой. Совокупность организмов
одного и того же вида, объединенная общим
местом обитания, в которой создается
популяция - надорганизменная система.
В этой системе осуществляются элементарные
эволюционные преобразования - процесс
микроэволгоции.
Биогеоценотический. Биогеоценоз - совокупность
организмов разных видов 'и различной
сложности организации с факторами среды
их обитания. В процессе совместного исторического
развития организмов разных систематических
групп образуются динамичные, устойчивые
сообщества.
Биосферный. Биосфера - совокупность всех
биогеоценозов, система, охватывающая
все явления жизни на нашей планете. На
этом уровне происходит круговорот веществ
и превращение энергии, связанные с жизнедеятельностью
всех живых организмов.
Все многообразие живых организмов
изучает систематика. Животные и
растения относятся к надцарству
Ядерные организмы (Эукариоты). В этом
надцарстве выделяют царство Растения,
царство Животные и царство Грибы. В царстве
Растения выделяют подцарства (например,
подцарство Высшие растения). В подцарствах
различают отделы (например, отдел Покрытосеменные
растения в подцарстве Высшие растения).
Отделы делят на классы (например, в отделе
Покрытосеменные растения есть два класса:
Двудольные и Однодольные). Классы делят
на порядки (например, порядок Розоцветные
в классе Двудольные), порядки – на семейства
(например, семейство Крестоцветные в
порядке Каперсовые). Семейства делят
на роды, а роды – на виды.
Царство Животные делится на подцарство
Простейшие и подцарство Многоклеточные.
В пределах этих подцарств различают типы
(например, тип Хордовые), которые могут
делиться на подтипы (в типе Хордовые различают
три подтипа: Оболочники, Головохордовые
и Позвоночные). Типы и подтипы делятся
на классы (например, в подтипе Позвоночные
различают классы Круглоротые, Хрящевые
рыбы, Костные рыбы, Земноводные, Пресмыкающиеся,
Птицы, Млекопитающие). Классы, в свою очередь,
делятся на отряды (в ботанике им соответствуют
порядки), отряды – на семейства, семейства
– на роды, роды – на виды.
Биогеоценоз (от био..., гео... и греч. koinós — общий), взаимообусловленный комплекс живых и косных компонентов, связанных между собой обменом веществ и энергии; одна из наиболее сложных природных систем. Экологическая структура биогеоценоза. Каждый биогеоценоз слагается из определенных экологических групп организмов, соотношение которых отражает экологическую структуру сообщества, складывающуюся в течение длительного времени в определенных климатических, почвенно-грунтовых и ландшафтных условиях строго закономерно. Например, в биогеоценозах разных природных зон закономерно изменяется соотношение фитофагов (животных, питающихся растениями) и сапрофагов. В степных, полупустынных и пустынных районах фитофаги преобладают над сапрофагами, а в лесных сообществах, наоборот, сильнее развита сапрофагия. Таким образом, структура биогеоценоза дает возможность определить свойства того или иного сообщества, выяснить перспективу его устойчивости во времени и пространстве, а также предвидеть возможные последствия воздействия на него антропогенного фактора.
Тема 2. Основы биогеохимии
Биогеохимия – наука, изучающая жизнедеятельность организмов в качестве ведущего фактора миграции и распределения масс химических элементов на Земле. Основоположник биогеохимии – выдающийся естествоиспытатель и мыслитель XX в. В.И. Вернадский – созданием этой науки открыл совершенно новый и важный аспект познания сложного феномена жизни. Предметом изучения биогеохимии служат процессы миграции и массообмена химических элементов между живыми организмами и окружающей средой.
Термин «биогеохимические циклы» используют для обозначения круговоротов химических элементов в биосфере, которые трассируют из окружающей среды в растения и разнообразные живые организмы и обратно в окружающую среду. Наличие в данном слове части «био» говорит об отношении подобных процессов к жизни, а «гео» указывает на связь с воздухом, водой, земным шаром, земной корой. Впервые данное определение было предложено выдающимся ученым В. Вернадским, а окончательно закрепилось оно после публикаций работ Дж. Хатчинсона в научных изданиях 40-х годов.
В биогеохимических процессах принимают активное участие многие химические элементы, в частности, водород, углерод, азот и кислород, потребляемые живыми организмами в значительных количествах. Всего в природе известно более девяноста элементов, из которых сорок необходимы для функционирования человеческого организма. Однако в процессе своей жизнедеятельности человек использует и все остальные элементы, включая в циклический оборот все большее количество искусственно создаваемых им соединений и совершенно не задумываясь о последствиях подобного «сотрудничества» с природой.
А тем временем внедрение новых веществ приводит к возникновению дисбаланса, в частности, локальных дефицитов либо избытков определенных соединений. Круговорот постепенно деформируется и теряет цикличность, то есть происходящие в нем процессы становятся несовершенными. Процесс возвращения веществ в круговорот также нарушается. Снижение или уменьшение круговорота жизненно необходимых веществ, в свою очередь, приводит к биологическим катастрофам. Биологически значимые или биогенные элементы подразделяются на макроэлементы и микроэлементы. Содержание первых в живых организмах составляет более 0,01%, тогда как вторых – менее 0,001%. Макроэлементы, составляющие плоть живых организмов, поступают извне в организм человека; рекомендуемая доза их потребления - более 200 мг. В организм человека, как правило, макроэлементы поступают с пищей. Микроэлементы, несмотря на их столь малое количество, необходимы живому организму, так как принимают участие в биохимических процессах. Для хорошего здоровья нужно поддерживать постоянство внутренней среды организма качественным и количественным содержанием химических веществ на физиологическом уровне. Для этого образ жизни должен быть здоровым, а питание – максимально разнообразным и полноценным.
Тема 3. ПОТОК энергии в биосфере
Поток солнечной энергии, воспринимаясь
молекулами живых клеток, преобразуется
в энергию химических связей. В процессе
фотосинтеза растения используют лучистую
энергию солнечного света для превращения
веществ с низким содержанием энергии
(СО2 и Н2О) в более сложные
органические соединения, где часть солнечной
энергии запасена в форме химических связей.
Образованные в процессе фотосинтеза
органические вещества могут служить
источником энергии для самого растения
или переходят в процессе поедания и последующего
усвоения от одних организмов к другим:
от растения к растительноядным животным,
от них – к плотоядным и т.д. Высвобождение
заключенной в органических соединениях
энергии происходит в процессе дыхания
или брожения. Разрушение использованных
или отмерших остатков биомассы осуществляют
разнообразные организмы, относящиеся
к числу сапрофитов (гетеротрофные бактерии,
грибы, некоторые животные и растения).
Они разлагают остатки биомассы на неорганические
составные части (минерализация), способствуя
вовлечению в биологический круговорот
соединений и химических элементов, что
обеспечивает очередные циклы и продуцирования
органического вещества. Однако содержащаяся
в пище энергия не совершает круговорота,
а постепенно превращается в тепловую
энергию. В конечном итоге вся поглощенная
организмами в виде химических связей
солнечная энергия снова возвращается
в пространство в виде теплового излучения,
поэтому биосфере необходим приток энергии
извне.
В отличие от веществ, которые непрерывно
циркулируют по разным блокам экосистемы
и всегда могут вновь входить в круговорот,
энергия может быть использована только
один раз.
Энергетическая
классификация экосистем различает
4 типа:
1) природные несубсидированные экосистемы,
получающие энергию только от Солнца (открытые
океаны, глубокие озера, высокогорные
леса);
2) природные экосистемы, субсидируемые
Солнцем и другими естественными источниками
(дождевые леса, приливные зоны и т.д.);
3) природные зоны, субсидируемые человеком
и Солнцем (агрозкосистемы, аква-культура);
4) зоны, получавшие энергию от других экосистем
в виде питания и топлива (города или урбанизированные
территории). Экологические фаикторы— свойства
среды обитания, оказывающие какое-либо
воздействие на организм. Индифферентные
элементы среды, например, инертные газы,
экологическими факторами не являются.
Экологические факторы отличаются значительной изменчивостью во времени и пространстве. Например, температура сильно варьирует на поверхности суши, но почти постоянна на дне океана или в глубине пещер.
Один и тот же фактор
среды имеет разное значение в
жизни совместно обитающих
Экологические факторы могут
выступать как раздражители, вызывающие
приспособительные изменения
Организмы испытывают воздействие не статичных неизменных факторов, а их режимов — последовательности изменений за определённое время.
I. По характеру воздействия
· Прямо действующие — непосредственно влияющие на организм, главным образом на обмен веществ
· Косвенно действующие — влияющие опосредованно, через изменение прямо действующих факторов (рельеф, экспозиция, высота над уровнем моря и др.)
II. По происхождению
· Абиотические — факторы неживой природы:
- климатические: годовая сумма температур, среднегодовая температура, влажность, давление воздуха
- эдафические (эдафогенные): механический состав почвы, воздухопроницаемость почвы, кислотность почвы, химический состав почвы
- орографические: рельеф, высота над уровнем моря, крутизна и экспозиция склона
- химические: газовый состав воздуха, солевой состав воды, концентрация, кислотность
- физические: шум, магнитные поля, теплопроводность и теплоёмкость, радиоактивность, интенсивность солнечного излучения
· Биотические — связанные с деятельностью живых организмов:
- фитогенные — влияние растений
- микогенные — влияние грибов
- зоогенные — влияние животных
- микробиогенные — влияние микроорганизмов
· Антропогенные (антропические):
- физические: использование атомной энергии, перемещение в поездах и самолётах, влияние шума и вибрации
- химические: использование минеральных удобрений и ядохимикатов, загрязнение оболочек Земли отходами промышленности и транспорта
- биологические: продукты питания; организмы, для которых человек может быть средой обитания или источником питания
- социальные — связанные с отношениями людей и жизнью в обществе
III. По расходованию
· Ресурсы — элементы среды, которые организм потребляет, уменьшая их запас в среде (вода, CO2, O2, свет)
· Условия — не расходуемые организмом элементы среды (температура, движение воздуха, кислотность почвы)
IV. По направленности
· Векторизованные — направленно изменяющиеся факторы: заболачивание, засоление почвы
· Многолетние-циклические — с чередованием многолетних периодов усиления и ослабления фактора, например изменение климата в связи с 11-летним солнечным циклом
· Осцилляторные (импульсные, флуктуационные) — колебания в обе стороны от некоего среднего значения (суточные колебания температуры воздуха, изменение среднемесячной суммы осадков в течение года)
V. По периодичности делятся на:
- периодические (регулярно повторяются): первичные и вторичные
- непериодические (возникают неожиданно)
Тема№5 Устойчивость экосистем
Популяции или виды в целом развиваются в экосистемах в окружении других видов. При изучении палеоботаники «былых биосфер» Вернадский показал, что в процессе эволюции жизни на Земле структура биогеоценозов существенно менялась и усложнялась (вначале хемотрофы, затем фототрофы и т.д.). С появлением первых фототрофов (водорослей) процесс формирования первичных экосистем закончился, и цепь круговорота веществ замыкается, но были избыточные биогенные продукты, ® появились гетеротрофы и т.д., но эти экосистемы были неустойчивы, быстро появлялись и распадались (т.е. микроорганизмы быстро размножались – быстрая смена поколений) ® эволюция ускорялась.
Возникновение многоклеточных организмов сопровождалось увеличением устойчивости экосистем. При выходе растений на сушу ® много новых местообитаний ® быстрая эволюция ® огромное количество органического вещества оказывалось не потребленным и выводилось из биотического круговорота в виде дошедших до нас угля, нефти и т.д. пока не появилось достаточное количество консументов. Важным успехом было образование биотического круговорота – создание таких жизненных сред, в которых одна и та же порция вещества может многократно использоваться. Это стало возможным, когда возникла триада: продуцент ® консумент ® редуцент. Дальнейшее направление эволюции экосистем вело к уменьшению потребления вещества из биотических круговоротов и интенсификации миграции химических элементов (у животных это появление теплокровности, т.к. млекопитающие затрачивают на создание своей биомассы всего 1% потребляемых ими веществ; у растений это – появление однолетников). В процессе развития жизни происходит усложнение экосистем.
Основной интегрирующий
фактор в жизни биогеоценоза –
пищевые взаимоотношения. Определенная
сложная структура биогеоценоза
оказывается необходимой
НО: сейчас считают, что решающими
в устойчивости экосистем факторами
являются не число видов, а экологические
особенности видов. Например, при
современной антропогенной
Итак, устойчивость экосистем поддерживается благодаря сбалансированному воспроизведению каждого из множества ее компонентов – популяций. Устойчивость обеспечивается в процессе взаимодействия видов между собой на фоне комплекса физических факторов.
Все экосистемы являются реальной средой для межвидовых взаимоотношений, ® постоянные взаимодействия всех компонентов биогеоценоза оказываются причиной изменения биогеоценоза и других экосистем ® преобразование биосферы.
Смена биогеоценозов – сукцессия. Климаксовое сообщество – в равновесии с окружающей средой устойчиво.
Общие черты изменения биогеоценозов:
1)все биотические системы динамичны и подвижны, чутко реагируют на влияние внешней среды;
2)в процессе развития
экосистемы наблюдается
3)в результате удлинения
цепей питания увеличивается
время удержания вещества и
энергии (появляется круг
Экологическая сукцессия - это восстановление экосистемой нарушенного равновесия, она проходит через четко определенные стадии.
Сукцессия -- последовательная смена биоценозов (экосистем), выраженная в изменении видового состава и структуры сообщества.
Последовательный ряд сменяющих друг друга в сукцессии сообществ называется сукцессионной серией. К сукцессиям относятся опустынивание степей, зарастание озер и образование болот и др.
Экосистему можно вывести из состояния равновесия многими способами. Обычно это бывает пожар, наводнение или засуха. После такого нарушения равновесия новая экосистема сама себя восстанавливает, и этот процесс носит регулярный характер и повторяется в самых разных ситуациях. Что же происходит в нарушенной экосистеме!?
На месте нарушения определенные виды и вся экосистема развиваются таким образом, что порядок появления этих видов одинаков для схожих нарушений и схожих ареалах. В этой последовательной смене одних видов другими и заключается суть экологической сукцессии. Восстановление экосистемой нарушенного равновесия проходит через четко определенные стадии.
Тема 6. Загрязнение окружающей среды
Человек неразрывно связан с
той средой, которая его окружает.
Загрязнение окружающей среды является
мировой проблемой. В связи с
развитием промышленности, транспорта
и научно-техническим
Тема 7. Экологический мониторинг
Экологический мониторинг
– это совокупность организованных структур,
методов, способов и приёмов наблюдения
за состоянием окружающей среды, происходящими
в ней изменениями, их последствиями, а
также за потенциально опасными для окружающей
среды, здоровья людей и контролируемой
территории видами деятельности, производственными
и иными объектами.
Существуют различные виды мониторинга,
выделяемые в зависимости от масштабов системы мониторинга, -
глобальный, национальный, региональный,
локальный; от уровня изменённости человеком окружающей
среды – фоновый и импактный; от объекта мониторинга – собственно
экологический, воздуха, вод, земли (почв),
животного мира, опасных отходов, радиационный,
социально - гигиенический. Под влиянием
теории устойчивого развития и во исполнение
документов, принятых в Рио-де-Жанейро,
ведутся исследования и формируется новый,
обобщённый вид – мониторинг развития,
основывающийся на показателях демографических,
экологических, социальных и экономических.
Глобальный
мониторинг осуществляется в соответствии
с международными соглашениями системой
станций наблюдения, расположенных в различных
точках Земли, путём обмена полученных
различными государствами данных в целях
наблюдения, за состоянием окружающей
среды, происходящими в ней изменениями,
в том числе изменениями климата, создания
системы данных, их распространения, прогноза
развития свойств окружающей среды и их
влияний на человека.
Национальный
экологический мониторинг осуществляется
отдельными государствами в пределах
своей территории. В России Единая государственная
система экологического мониторинга создана
в 1993 г. Её задачами являются: наблюдение
за состоянием окружающей среды, её загрязнением,
в том числе атмосферы, поверхностных
вод, морской среды, почв, околоземного
космического пространства, радиационной
обстановкой на поверхности земли и околоземном
космическом пространстве; оценка и прогноз
изменений климата, водных ресурсов, трансграничного
переноса загрязняющих веществ и т.п. В
системе национального экологического
мониторинга выделяют радиационный, комплексный,
фоновый, космический, а также государственный
мониторинг континентального шельфа и
исключительной экономической зоны.
Федеральный закон от 10 января 2002 г. №7-ФЗ
«Об охране окружающей среды» используются
два понятия: мониторинг окружающей среды, т.е.
комплексная система наблюдения за состоянием
окружающей среды, оценки и прогноза его
изменений под воздействием его изменений
под воздействием природных и антропогенных
факторов, и государственный экологический мониторинг,
т.е. мониторинг окружающей среды, осуществляемый
органами государственной власти и её
субъектов (ст. 1).

- Контрольная работа по "Экологии"
- Контрольная работа по "Экологии"
- Контрольная работа по "Экологии"
- Контрольная работа по "Экологии"
- Контрольная работа по "Экологии"
- Контрольная работа по "Экологии"
- Контрольная работа по "Экологии"
- Контрольная работа по "Экологии"
- Контрольная работа по "Экологии"
- Контрольная работа по "Экологии"
- Контрольная работа по "Экологии"
- Контрольная работа по "Экологии"
- Контрольная работа по "Экологии"
- Контрольная работа по "Экологии"