Биосфера и цивилизация

Содержание

Введение

1. Уровни организации живой материи.
1. Популяции, сообщества, экосистемы. Принципы их организации.
2. Формы биологических отношений в сообществах.
1. Позитивные отношения.
2. Негативные отношения.
3. Нейтральные отношения.
3. Круговороты вещества и энергии.
4. Биосфера и ее эволюция, ресурсы, пределы устойчивости, биопродуктивность.
1. Структура биосферы.
2. Эволюция биосферы.
3. Природные ресурсы и их использование.
5. Антропогенные воздействия на биосферу.
1. Современное состояние природной среды.
2. Влияние человека на растительный и животный мир.
3. Радиоактивное загрязнение биосферы.
4. Экологические проблемы биосферы.

Заключение.

Список литературы.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     ВВЕДЕНИЕ

     Все живые организмы, населяющие нашу планету, существуют не сами по себе, они зависят  от окружающей среды и испытывают на себе ее воздействия. Экология (от греческого oikos - жилище, местообитание) - наука, изучающая взаимосвязи живых организмов в природе: организацию и функционирование популяций, биогеоценозов и биосферы в целом.

     Задачей данного реферата является осветить понятие «биосфера и цивилизация» и описать, что оно собой представляет.

     Целью реферата является изучить взаимосвязи  биосферных и культурно-исторических процессов, протекающих как единый социоестественный процесс. Поставленная цель предусматривает решение конкретных задач: увязать естественнонаучные и культурно-исторические данные для обеспечения понимания единства природных и культурно-исторического процессов.

     Актуальность  исследования: человечество в данное время переживает особый этап эволюции, неведомый ему ранее. Оно все  более структурируется в единую планетарную цивилизацию, когда  различные этносы вместе с занимаемыми  ими регионами биосферы образуют органически целостную глобальную природно-социальную суперсистему, в  которой каждый природный и социальный блок должен выполнять свои функции. В ходе данной планетарно-цивилизационной интеграции с неизбежностью обостряются противоречия между природой и обществом. Причем это обострение происходит на всех уровнях: локальном, региональном, глобальном. 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Уровни организации  живой материи.

     Живая природа представляет собой сложно организованную, иерархичную систему. Выделяют несколько уровней организации  живой материи.

     1.Молекулярный. Любая живая система проявляется  на уровне взаимодействия биологических  макромолекул: нуклеиновых кислот, полисахаридов, а также других  важных органических веществ.

     2. Клеточный. Клетка - структурная  и функциональная единица размножения  и развития всех живых организмов, обитающих на Земле. Неклеточных  форм жизни нет, а существование  вирусов лишь подтверждает это  правило, т.к. они могут проявлять  свойства живых систем только  в клетках.

     3.Организменный.  Организм представляет собой  целостную одноклеточную или  многоклеточную живую систему,  способную к самостоятельному  существованию. Многоклеточный организм  образован совокупностью тканей  и органов, специализированных  для выполнения различных функций.

     4.Популяционно-видовой.  Под видом понимают совокупность  особей, сходных по структурно-функциональной  организации, имеющих одинаковый  кариотип и единое происхождение  и занимающих определенный ареал  обитания, свободно скрещивающихся  между собой и дающих плодовитое  потомство, характеризующихся сходным  поведением и определенными взаимоотношениями  с другими видами и факторами  неживой природы.

     Совокупность  организмов одного и того же вида, объединенная общим местом обитания, создает популяцию  как систему надорганизменного порядка. В этой системе осуществляются простейшие, элементарные эволюционные преобразования.

     5.Биогеоценотический. Биогеоценоз - сообщество, совокупность  организмов разных видов и  различной сложности организации  со всеми факторами конкретной  среды их обитания - компонентами  атмосферы, гидросферы и литосферы.

     6.Биосферный. Биосфера - самый высокий уровень  организации жизни на нашей  планете. В ней выделяют живое  вещество - совокупность всех живых  организмов, неживое или косное  вещество и биокосное вещество (почва). 

     1.1. Популяции, сообщества, экосистемы. Принципы  их организации.

     Популяцией  называют группу особей одного вида, обладающих способностью свободно скрещиваться и  неограниченно долго поддерживать свое существование в определенном местообитании. Популяция - это некоторое  единство, которое определяется общностью  занимаемой особями территории (или  акватории), а также общностью  их происхождения, сходством строения и поведения. Например: все особи, обитающие в небольшом озере, или все деревья одного вида в  лесу.

     Наиболее  близким по значению к значению термина  “популяция” является понятие “племя”. Следовательно, популяции состоят  из одинаковых организмов, совместно  населяющих определенные участки и  связанных между собой различными взаимоотношениями, которые обеспечивают им устойчивое существование в данной природной среде.

     Слово “популяция” происходит от латинского “популюс” - народ, население. Экологическую популяцию, таким образом, можно определить как население одного вида на определенной территории.

     Члены одной популяции оказывают друг на друга не меньшее взаимодействие, чем физические факторы среды  или другие обитающие совместно  виды организмов. В популяциях проявляются  в той или иной степени все  формы связей, характерные для  межвидовых отношений, но наиболее ярко выражены мутуалистические (взаимно полезные) и конкурентные. Во всех случаях в популяциях действуют законы, позволяющие таким образом использовать ограниченные ресурсы среды, чтобы обеспечить оставление потомства. Достигается это в основном через количественное изменение населения. Популяции многих видов обладают свойствами, позволяющими им регулировать свою численность.

     Поддержание оптимальной в данных условиях численности  называют гомеостазом популяции. Гомеостатические возможности популяций по-разному  выражены у различных видов. Осуществляются они через взаимодействия особей.

     Таким образом, популяции, как групповые  объединения, обладают рядом специфических  свойств, которые не присущи каждой отдельной особи. Групповые особенности - это основные характеристики популяций. К ним относятся:

     1) численность - общее количество  особей на выделяемой территории;

     2) плотность - среднее число особей  на единицу площади или объема , занимаемого популяцией пространства; плотность популяции можно выражать  также через массу членов популяции  в единице пространства;

     3) рождаемость - число новых особей, проявившихся за единицу времени  в результате размножения;

     4) смертность - показатель, отражающий  количество погибших в популяции  особей за определенный отрезок  времени;

     5) прирост популяции - разница между  рождаемостью; прирост может быть  как положительным, так и отрицательным;

     6)темп  роста - средний прирост за  единицу времени.

     Популяции свойственна определенная организация. Распределение особей по территории, соотношения групп по полу, возрасту, морфологическим, физиологическим, поведенческим  и генетическим особенностям отражают структуру 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 популяций имеет, следовательно, приспособительный  характер. Разные популяции одного вида обладают как сходными особенностями  структуры, так и отличительными, характеризующими специфику экологических  условий в местах их обитания.

     Таким образом, кроме адаптивных возможностей отдельных особей, население вида определенной территории характеризуется  еще и приспособительными чертами  групповой организации, которые  являются свойствами популяции как  надиндивидуальной системы. Адаптивные возможности вида в целом как системы популяций значительно шире приспособительных особенностей каждой конкретной особи.

     Сообщество (биоценоз) - не просто сумма образующих его видов, но и совокупность взаимодействий между ними. Как и популяция, сообщество имеет собственные свойства, проявляющиеся  только при изучении его самого, как, например, видовое разнообразие, структура пищевой сети, биомасса, продуктивность. Одна из главных задач экологии - выяснить взаимосвязи между свойствами и структурой (составом) сообщества, которые проявляются независимо от того, какие виды входят в него.

     Каждый  организм живет в окружении множества  других организмов, вступает с ними в самые разнообразные отношения, как с отрицательными, так и  с положительными для себя последствиями  и в конечном счете не может  существовать без этого живого окружения. Связь с другими организмами - необходимое условие питания  и размножения, возможность защиты, смягчения неблагоприятных условий  среды, а с другой стороны - это  опасность ущерба и часто даже непосредственная угроза существования  индивидуума. Всю сумму воздействий, которую оказывают друг на друга  живые существа, объединяют под названием биотические факторы среды.

     Непосредственно живое окружение организма составляет его биоценотическую среду. Представители каждого вида способны существовать лишь в таком живом окружении, где связи с другими организмами обеспечивают им нормальные условия жизни. Иными словами, многообразные живые организмы встречаются на земле не в любом сочетании, а образуют определенные сожительства или сообщества, в которые входят виды, приспособленные к совместному обитанию. Группировки совместно обитающих и взаимно связанных организмов называют биоценозами (от латинского bios - жизнь, cenos - общий). Приспособленность членов биоценоза к совместной жизни выражается в определенном сходстве требований к важнейшим абиотическим условиям среды и закономерных отношений друг с другом.

     Масштабы  биоценотических группировок организмов очень различны, от сообществ подушек  лишайников на стволах деревьев или  разлагающегося пня до населения  целых ландшафтов: лесов, степей, пустынь  и т.п.

     Термин  “биоценоз” в современной экологической  литературе чаще употребляют применительно  к населению территориальных  участков, которые на суше выделяют по относительно однородной растительности (обычно по границам растительных ассоциаций), например, биоценоз ельника-кисличника, большого суходольного луга, сосняка-беломошника, большой ковыльной степи, пшеничного поля и т.д. При этом имеется в виду вся совокупность живых существ, растений, животных микроорганизмов, приспособленных к совместному обитанию на данной территории. В водной среде различают биоценозы, соответствующие экологическим подразделениям частей водоемов, например, больших прибрежных галечных, песчаных или илистых грунтов, абиссальных глубин, пелагических больших крупных водоворотов водных масс и т.п.

     По  отношению к более мелким сообществам (населению стволов или листвы деревьев, моховых кочек на болотах, нор, муравейников и т.д.) применяют  разнообразные термины: “микросообщества”, “биоценотические группировки”, “биоценотические комплексы” и др.

     Принципиальной  разницы между биоценотическими группировками разных масштабов  нет. Более мелкие сообщества входят составной , хотя и отностительно автономной частью в более крупные, а те, в свою очередь, являются частями сообществ еще больших масштабов. Так, все живое население моховых и лишайниковых подушек на стволе дерева - это часть более крупного сообщества организмов, связанных с данным деревом и включающего его подкоровых и наствольных обитателей, население кроны, ризосферы и т.п.

     В свою очередь эта группировка - лишь одна из составных частей лесного  биоценоза. Последний входит в более  сложные комплексы, образующие в  конечном счете весь живой покров Земли. Таким образом, организация  жизни на биоценотическом уровне иерархична. С увеличением масштабов сообществ усиливается их сложность и доля непрямых, косвенных связей между видами.

     Экосистема - это любое сообщество живых существ  вместе с его физической средой обитания, функционирующее как единое целое.

     Рассмотрение  экосистемы важно в тех случаях, когда речь идет о потоках вещества и энергии, циркулирующих между  живыми и неживыми компонентами природы, о динамике элементов, поддерживающих существование жизни, об эволюции сообществ. Ни отдельный организм, ни популяцию, ни сообщество в целом нельзя изучать  в отрыве от окружающей среды. Экосистема, по сути, это то, что мы называем природой.

     Экосистема - понятие очень широкое и применимо  как к естественным (тундра, океан), так и к искуственным комплексам (аквариум). Поэтому для обозначения элементарной природной экосистемы экологи также используют термин "биогеоценоз".

     Биогеоценоз - исторически сложившаяся совокупность живых организмов (биоценоз) и абиотической среды вместе с занимаемым ими  участком земельной поверхности (биотопом). Граница биогеоценоза устанавливается  по границе растительного сообщества (фитоценоза) - важнейшего компонента биогеоценозов. Для каждого биогеоценоза характерен свой тип вещественно-энергетического  обмена.

     Итак, биогеоценоз - это составная часть  природного ландшафта и элементарная биотерриториальная единица биосферы.

     Все природные экосистемы связаны между  собой, и вместе образуют живую оболочку Земли, которую можно рассматривать  как самую большую экосистему, которая называется биосферой. 
 
 
 
 
 
 
 

     2. Формы биологических  отношений в сообществах.

     Основу  возникновения и существования  биоценозов представляют отношения  организмов, их связи, в которые они  вступают друг с другом, населяя  один и тот же биотоп (местообитание  биоценоза, от латинского bios - жизнь, top - место). Эти связи определяют основное условие жизни в сообществе, возможность добывания пищи и завоевывания нового пространства.

     Живые организмы поселяются друг с другом не случайно, а образуют определенные сообщества, приспособленные к совместному  обитанию. По направленности действия на организм все воздействия подразделяются на позитивные, негативные и нейтральные. 

     2.1. Позитивные отношения.

     Симбиоз - сожительство (от греческого sym - вместе, bios - жизнь) - форма взаимоотношений, при которых оба партнера или один из них извлекает пользу от другого. Есть несколько форм симбиоза:

     Кооперация. Общеизвестное сожительство раков-отшельников  с мягкими коралловыми полипами-актиниями. Рак поселяется в пустой раковине моллюска и возит ее на себе вместе с полипом. Такое сожительство взаимовыгодно: перемещаясь по дну, рак увеличивает  пространство, используемое актинией для ловли добычи, часть которой  падает на дно и поедается раком.

     Мутуализм (от латинского mutuus - взаимный). Форма взаимовыгодных отношений видов - от временного, необязательного контакта до симбиоза - неразделимой полезной связи двух видов. Лишайники - это сожительство гриба и водоросли. В лишайнике гифы гриба, оплетая клетки и нити водорослей, образуют специальные всасывающие отростки, проникающие в клетки. Через них гриб получает продукты фотосинтеза, образованные водорослями. Водоросль же из гиф гриба извлекает воду и минеральные соли.[3] Всего в природе насчитывается более 20000 видов симбиотических организмов. Кишечные симбионты участвуют в переработке грубых растительных кормов у многих жвачных животных. Менее обязательны, но чрезвычайно существенны мутуалистические отношения, например, между сибирской кедровой сосной и птицами - кедровкой, поползнем и кукшей, которые , питаясь семенами сосны и запасая корма, способствуют самовозобновлению кедровников.

     Коменсализм - нахлебничество (от латинского com - вместе, mensa - трапеза). Одна из форм симбиоза- взаимоотношения, при которых один вид получает пользу от сожительства, а другому это безразлично. Это одностороннее использование одного вида другим без принесения ему вреда. Таковы, например, взаимоотношения львов и гиен, подбирающих остатки недоеденной львами добычи. Рыбы-лоцманы сопровождают акул, дельфинов, двигаясь вместе с ними в слое воды, примыкающей непосредственно к поверхности тела этих животных, и не затрачивая поэтому усилий на такую большую скорость и питаясь остатками пищи, экскрементами и паразитами сопровождаемых животных. В гнездах птиц, норах грызунов обитает огромное количество членистоногих, использующих микроклимат жилищ и находящих там пищу за счет разлагающихся остатков или других видов сожителей. Многие виды вне нор не встречаются совсем. Отношения типа комменсализма очень важны в природе, способствуя более тесному сожительству видов, более полному освоению среды и использованию пищевых ресурсов.

     Квартирантство. Для некоторых организмов тела животных других видов или их местообитания (постройки) служат убежищами. Мальки рыб прячутся под зонтиками крупных медуз. В знездах птиц, норах грызунов живут членистоногие. Растения также используют другие виды как места обитания: эпитафы (водоросли, мхи, лишайники).Древесные растения служат им местом прикрепления. Питаются же эпитафы за счет отмирающих тканей, выделений хозяина и за счет фотосинтеза. 

     2.2. Негативные отношения.

     Антибиотическая форма взаимоотношений, при которой  обе взаимодействующие популяции  или одна из них испытывают отрицательное  влияние. Отношения хищник - жертва, паразит - хозяин - это прямые пищевые  связи, по существу к этому типу экологических  взаимодействий можно отнести все  варианты пищевых связей.

     Хищничество - одна из самых распространенных форм, имеющих большое значение в саморегуляции биоценозов. Хищниками называют животных (а также некоторые растения), питающихся другими животными, которых они ловят и умерщвляют. Объекты охоты хищников разнообразны. Например, лисы поедают плоды; медведи собирают ягоды и любят мед лесных пчел. Естественный отбор, действующий в популяции хищников, увеличивает эффективность средств поиска и ловли добычи, вырабатывают сложное поведение, например, согласованные действия стаи волков при охоте на оленей. Жертвы в процессе отбора тоже совершенствуют средства защиты и избегания хищников.

     Паразитизм. Организмы могут использовать другие виды не только как место обитания, но и как постоянный источник питания. По существу паразитический характер имеют связи насекомых-вредителей с растениями. Известно несколько  десятков тысяч видов паразитических форм, из них около 500 - паразиты человека, поэтому изучение паразитов необходимо для предупреждения и лечения  заболеваний. 

     Формы паразитизма.

     Паразиты  могут быть временными, когда организм-хозяин подвергается нападению на короткий срок, лишь на время питания. Таковы слепни, клопы, блохи, мухи-жигалки.

     Организмы, способные длительное время использовать хозяина, не приводя его к слишком  ранней гибели и обеспечивая себе тем самым наилучшее существование. К числу постоянных паразитов  относятся: простейшие (дизентерийная  амеба, малярийный плазмодий), плоские  черви (цепни, сосальщики), круглые черви (власоглав, аскарида), членистоногие (чесоточный зудень). С гибелью хозяина погибает и паразит.

     Гнездовой паразитизм свойственен позвоночным  животным. Обыкновенная кукушка откладывает  свои яйца в гнезда более 100 видов  птиц, преимущественно мелких воробьиных. Птенцы паразитического вида вылупливаются  быстрее, чем птенцы хозяина. Вылупившийся кукушонок выталкивает яйца и  птенцов своих хозяев и получает всю пищу от приемных родителей.

     Паразитические  отношения встречаются и у  растений. Особенно распространены паразитические бактерии и грибы. Один из самых процветающих паразитов высших растений - гриб рода фитофтора. Некоторые виды этого  рода поражают любые растения.

     Конкуренция - одна из форм отрицательных взаимоотношений  между видами. Ч.Дарвин считал конкуренцию  одной из важнейших составных  частей борьбы за существование, играющей большую роль в эволюции видов. Конкуренция - это взаимоотношения, возникшие между видами со сходными экологическими требованиями. Когда такие виды обитают совместно, каждый из них находится в невыгодном положении, т.к. присутствие другого уменьшает возможности в овладении ресурсами, убежищами и прочими средствами к существованию, которым располагает местообитание. Конкуренция - единственная форма экологических отношений, отрицательно сказывающаяся на обоих взаимодействующих партнерах. Формы конкурентного взаимодействия могут быть самыми различными: от прямой физической борьбы до совместного существования. Тем не менее рано или поздно один конкурент вытесняет другого.

     Причины вытеснения одного вида другим могут  быть различными. У растений подавление конкурентов происходит в результате перехвата питательных веществ  и почвенной влаги корневой системой и солнечного света - листовым аппаратом, а также в результате выделения  токсичных соединений.

     У животных встречаются случаи прямого  нападения одного вида на другой в  конкурентной борьбе. Например, личинки  яйцееда diachasoma и tryonhi opius humilis, оказавшиеся в одном яйце хозяина, вступают друг с другом в схватку и убивают соперника, прежде чем приступить к питанию. 

     2.3. Нейтральные отношения.

     Нейтрализм - форма взаимоотношений, при которых  обитающие на одной территории организмы  не влияют друг на друга. При нейтрализме  особи разных видов не связаны  друг с другом непосредственно, но, формируя биоценоз, зависят от состава  сообщества в целом. Например, белки  и лоси, обитая в одном лесу, не контактируют друг с другом, однако состояние леса сказывается на каждом из этих видов.

     При аменсализме для одного из двух взаимодействующих видов последствия совместного обитания отрицательны, тогда как другой от них не получает ни вреда, ни пользы, что чаще встречается у растений (например, светолюбивые травянистые виды, растущие под елью, испытывают угнетение в результате затенения, тогда как для самого дерева соседство может быть безразличным).

     Все перечисленные формы биологических  связей между видами служат регистраторами численности животных и растений в биоценозе, определяя степень  его устойчивости; при этом чем  больше видовой состав биоценоза, тем  устойчивее сообщество в целом.

     Видовой состав входящих в сообщество организмов и количественное соотношение видовых  популяций является одним из важнейших  показателей структуры сообщества. При изучении сообществ наиболее многочисленным видам уделяется  основное внимание, однако редкие виды часто являются лучшими индикаторами состояния среды; общее число  видов является показателем условий  существования живых организмов. Видовое разнообразие - признак экологического разнообразия: чем больше видов, тем больше экологических ниш, т.е. выше богатство среды. Видовое разнообразие связано с устойчивостью сообщества по той простой причине, что чем больше разнообразие, тем шире возможности адаптации сообщества к изменившимся условиям, будь это изменение климата или других факторов.

     Объяснение  этого состоит в том, что наличие  разных организмов с разными требованиями к среде повышает приспособленность  сообщества в целом. Так, редкие в  данный момент виды при изменившихся условиях могут оказаться в выигрышном положении и стать многочисленными, и наоборот. Таким образом, за счет видового разнообразия сообщество обеспечивает себе как бы резерв выживаемости на случай неожиданных изменений условий  жизни. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     3. Круговороты вещества  и энергии.

     Главная функция биосферы заключается в  обеспечении круговорота химических элементов, который выражается в  циркуляции веществ между атмосферой, почвой, гидросферой и живыми организмами.

     Экосистемы - это сообщества организмов, связанные  с неорганической средой теснейшими материально-энергетическими связями. Растения могут существовать только за счет постоянного поступления  в них углекислого газа, воды, кислорода, минеральных солей. В  любом конкретном местообитании  запасов неорганических соединений, необходимых для поддержания  жизнедеятельности населяющих его  организмов, хватило бы ненадолго, если бы эти запасы не возобновлялись. Возврат  биогенных элементов в среду  происходит как в течение жизни  организмов (в результате дыхания, экскреции, дефекации), так и после их смерти, в результате разложения трупов и  растительных остатков. Таким образом, сообщество обретает с неорганической средой определенную систему, в которой  поток атомов, вызываемый жизнедеятельностью организмов, имеет тенденцию замыкаться в круговорот.