Министерство сельского хозяйства и
продовольствия Республики Беларусь УО
«Полоцкий государственный аграрно-экономический
колледж»
Заочное отделение
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ
ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Чепурин В.С.
Шифр:14022
1 курс
отделение ЮЗ-11
211540, Витебская обл, г. Городок,
ул. Комсомольская , 44-9
Полоцк 2014
№ Варианта 22
1. Понятие биоценоза. Цепи и
сети питания. Правило экологической пирамиды.
2. Мелиорация и ее влияние на
водные ресурсы.
3. Земельные ресурсы РБ, их состояние
и использование. Виды и масштабы деградации
почв.
4. Мероприятия по предотвращению
гибели диких животных на сельскохозяйственных
угодьях.
5. Энергосбережение на транспорте.
6. Тепловые загрязнения окружающей
среды (парниковый эффект).
Список литературы.
- Понятие
биоценоза. Цепи и сети питания. Правило
экологической пирамиды.
Биоценоз
представляет собой эволюционно сложившуюся
форму организации живого населения биосферы,
многовидовую биологическую (экологическую)
систему.
Популяции
различных видов живых организмов, заселяющие
общие места обитания, неизбежно вступают
в определенные взаимоотношения в области
питания, использования пространства,
влияния на особенности микро и мезоклимат
и т.д.. Длительное совместное существование
лежит в основе формирования многовидовых
сообществ - биоценозов, в которых подбор видов не случаен,
а определяется возможностью непрерывного
поддержания круговорота веществ; только
на этой основе в принципе оказывается
возможным устойчивое существование любой
формы жизни.
Биологи, изучавшие отдельные объекты
живой природы, пришли к выводу, что результаты,
адекватно отражающие законы их существования,
можно получить только лишь при рассмотрении
природных явлений и населяющих природную
среду организмов как целостный объект,
как природное целое. Зародилась идея
наличия в природе закономерных комплексов,
в которых живые организмы связаны большим
количеством разнообразных связей.
Впервые на возможность выделения таких
комплексов обратил внимание немецкий
биолог Карл Мёбиус. Изучая комплексы
сплошных многослойных поселений устриц,
которые образуют так называемые устричные банки, Мёбиус назвал биоценозами
комплекс живых организмов, постоянно
встречающихся вместе в различных пунктах одного и того же водного
бассейна при наличии одинаковых условий
существования. В 1877г. Мёбиус впервые ввел
в научную литературу термин биоценоз
(от. греч. «биос»- жизнь и «ценозис»-общий).
«Каждая устричная банка,- писал в своем
труде Мёбиус,- является сообществом живых
существ, собранием видов и скоплением
особей, которые находят здесь все необходимое
для их роста и существования, то есть
соответствующий грунт, достаточно пищи,
надлежащую соленость и благоприятную
для их развития температуру. Наука, однако,
не имеет слова, которым такое сообщество
живых существ могло бы быть обозначено;
нет слова для обозначения сообщества,
в котором сумма видов и особей, постоянно
ограничиваемая и подвергающаяся отбору
под влиянием внешних условий жизни, благодаря
размножению непрерывно владеет некоторой
определенной территорией. Я предлагаю
для такого сообщества слово "биоценозис"».
В настоящее
время термин биоценоз (biocoenosis) обычно применяется как синоним
термина сообщество (community). При установлении сущности
понятия популяция и при определении сообщества
существуют определенные трудности. Многие
биологи довольно по-разному трактуют
суть биоценоза. Например, понимают группу встречающихся совместно
популяций, или пространственно ограниченные
совокупности (ассоциации) растений и животных
с доминированием (преобладанием) какого-
либо одного вида: сообщества птиц, насекомых,
луговых растений, еловое сообщество,
осоковое сообщество и т.п..
Экологи полагают, что одним из удачных
определений биоценоза служит определение
американского ученных Роберта Хардинга
Уиттекера, которое он привел в своем фундаментальном
труде «Сообщества и экосистемы». Биоценоз - это сочетание популяций
растений, животных и микроорганизмов,
взаимодействующих друг с другом в пределах
данной среды и образующих тем самым особую
живую систему со своим собственным составом,
структурой, взаимоотношениями со средой,
развитием и функциями. Известно, что биоценозы,
как и все биологические системы,- системы
открытые и в природе переходят одно в
другое вдоль тех или иных градиентов
среды, а не занимают четко ограниченные
зоны. Нередко различные биоценозы настолько
сливаются, переходят друг в друга, что
при отсутствии четких границ между средами
обитания иногда невозможно определить,
где кончается один и начинается другой.
Иногда экологи ограничиваются при выделении
сообщества просто произвольным набором
видов.
В состав
биоценоза входят совокупность растений
на определенной территории - фитоценоз;
животные, проживающие в пределах фитоценоза-
зооценоз; совокупность микроорганизмов,
населяющих почву микробиоценоз.
Каждый биоценоз
развивается в пределах определенного
однородного пространства, которое характеризуется
определенным сочетанием абиотических
факторов. К ним могут относиться: количество
приходящей солнечной радиации; температура;
влажность; химический и механический
состав почвы; ее кислотность; рельеф местности
и др. Такое однородное пространство, часть
абиотической среды, занимаемое биоценозом,
называется биотоп. Это может быть какой-либо участок
суши или водоема, берег моря или склон
горы. Биотоп - это неорганическая среда,
которая является необходимым условием
существования биоценоза. Между биоценозом
и биотопом существует тесное взаимодействие.
В приведенном выше определении биоценоза
акцент делается на приуроченности организмов
к определенному местообитанию. К одному
биоценозу относятся виды, которые сосуществуют
вместе в пределах данной среды.
В настоящее
время экологи дают следующее определение: «Биоценоз- это совокупность всех популяций
биологических видов, принимающих существенное
(постоянное или периодическое) участие
в функционировании данной экосистемы».
Из данного определения видно, что в биоценоз
включаются не только виды растений, животных
и микроорганизмов, постоянно обитающие
в рассматриваемой экосистеме, но оказывающие
существенное воздействие на ее жизнь.
Например, многие насекомые размножаются
в водоемах, где служат важным источником
питания рыб и некоторых других животных,
а во взрослом состоянии ведут наземный
образ жизни, т.е. выступают как элементы
сухопутных биоценозов. Зайцы могут питаться
на лугу, а обитать в лесу. То же касается
и многих видов лесных птиц, которые ищут
себе пропитание не только в лесу, но и
на прилегающих лугах или болотах. Это
касается также относительно многих животных,
ведущих кочевой образ жизни.
Основная
функция биоценозов - поддержание круговорота
веществ в биосфере, базируется на пищевых
взаимоотношениях видов.
По участию
в биологическом круговороте веществ
в биоценозе различают три группы организмов–
продуценты, консументы и редуценты.
Продуценты (производители первичной продукции)
- организмы, способные из неорганических
веществ создавать органические, т.е. производить
и накапливать потенциальную энергию
в форме химической энергии, которая содержится
в синтезированных органических веществах
(углеводах, жирах, белках). В наземных
экосистемах такой синтез осуществляют,
главным образом, цветковые растения;
в водной среде – микроскопические планктонные
водоросли.
Консументы (т.е потребители) – это организмы,
потребляющие органическое вещество продуцентов
или других консументов и трансформирующие
его в новые формы. Роль консументов выполняют
в природе, в основном, животные. Можно
выделить консументы различного порядка.
Первичные консументы питаются автотрофными
(фотосинтезирующими) продуцентами. Это,
в основном, травоядные животные. Вторичные
консументы питаются травоядными организмами,
т.е. являются плотоядными формами. Третичными
являются консументы, питающиеся вторичными
консументами и т.д. Можно выделить также
консументов 4-го и 5-го порядка.
Редуценты живут за счет мертвого органического
вещества, переводя его вновь в неорганическое
соединение. Это, главным образом, бактерии
и грибы. Они являются как бы завершающим
звеном биологического круговорота веществ.
Место
каждого звена в цепи питания называют трофическим уровнемили цепью
питания.
- первый трофический уровень
всегда занимают продуценты (растения),
- второй — консументы I порядка
(растительноядные животные),
- третий — консументы II порядка
— хищники, питающиеся растительноядными
животными),
- четвертый — консументы III порядка
(вторичные хищники).
Пищевая цепь — это последовательность организмов,
в которой каждый из них съедает или разлагает
другой. Она представляет собой путь движущегося
через живые организмы однонаправленного
потока поглощенной при фотосинтезе малой
части высокоэффективной солнечной энергии,
поступившей на Землю. В конечном итоге
эта цепь возвращается в окружающую природную
среду в виде низкоэффективной тепловой
энергии. По ней также движутся питательные
вещества от продуцентов к консументам
и далее к редуцентам, а затем обратно
к продуцентам.
Каждое
звено пищевой цепи называют трофическим
уровнем. Первый трофический уровень занимают
автотрофы, иначе именуемые первичными
продуцентами. Организмы второго трофического
уровня называют первичными консументами,
третьего — вторичными консументами и
т. д. Обычно бывают четыре или пять трофических
уровней и редко более шести.
Существуют два главных типа пищевых цепей
— пастбищные (или «выедания») и детритные
(или «разложения»).
В пастбищных пищевых цепях первый трофический уровень
занимают зеленые растения, второй — пастбищные
животные (термин «пастбищные» охватывает
все организмы, питающиеся растениями),
а третий — хищники.
Детритные цепи (цепи разложения) начинаются
с детрита — отмершей биомассы. Например:
листовой опад —> дождевые черви —>
бактерии.
Особенностью
детритных цепей является также то, что
в них часто продукция растений не потребляется
непосредственно растительноядными животными,
а отмирает и минерализуется сапрофитами.
Рис.1.1. Пастбищная и детринная цепи питания.
Детритные цепи характерны
также для экосистем океанических
глубин, обитатели которых питаются
мертвыми организмами, опустившимися
вниз из верхних слоев воды.
Рис.1.2. Детритные цепи экосистем океанических
глубин
Особенностью
пищевых цепей паразитов является то,
что они могут начинаться как с продуцентов
(яблоня —> щитовка —> наездник), так
и с консументов (корова—> паразитические
черви —> простейшие —> бактерии —>
вирусы).
В биоценозах обычно существует ряд параллельных
пищевых цепей, например, травянистая
растительность - грызуны - мелкие хищники;
травянистая растительность – копытные
- крупные хищники. Параллельные пищевые
цепи нередко объединяют обитателей разных
ярусов (почвы, травянистого покрова, древесного
яруса), но и между ними могут существовать
связи. Сокращение численности особей
одного вида - звена в пищевой цепи, вызванное
деятельностью человека или другими причинами,
неизбежно приводит к нарушениям целостности
экосистемы.
Пищевые цепи
в чистом виде в природе встречаются довольно
редко. В большинстве случаев один и тот
же организм может быть съеден разными
хищниками. Например, дафнию может употребить
в пишу не только мелкая рыба, но и хищный
рачок циклоп, а плотва может быть съедена
не только щукой, но и выдрой. Одни и те
же виды могут быть источником пищи для
многих организмов, и тем самым являться
составной частью различных пищевых цепей.
В результате в биогеоценозе формируются пищевые сети- сложный тип взаимоотношений,
включающий разветвленные цепи питания.
Сложность пищевых цепей многократно
возрастает, если принять во внимание,
что у членов цепей питания - организмов-хозяев
- имеются многочисленные специфические
паразиты, которые в свою очередь являются
звеньями других цепей.
Рис.1.3. Пищевая сеть дубового леса.
Энергия,
входящая в экосистему, разбивается на
два основных русла, поступая к консументам
через живые ткани растений или запасы
мертвого органического вещества.
В результате
последовательности превращений энергии
в пищевых цепях каждое сообщество живых
организмов приобретает определенную
трофическую структуру. Трофическая структура сообщества
отражает соотношение между продуцентами,
консументами (отдельно первого, второго
и т.д. порядков) и редуцентами, выраженное
или количеством особей живых организмов,
или их биомассой, или заключенной в них
энергией, рассчитанных на единицу площади
в единицу времени. Соотношение различных
трофических уровней в экосистеме можно
изобразить графически в виде экологической
пирамиды.
Экологические
пирамиды – это графические модели используемые
для отображения трофических структур.
Эффект пирамиды в виде таких моделей
разработал в 1927 г. американский зоолог
Чарлз Элтон. Основанием пирамиды служит
первый трофический уровень- уровень продуцентов,
а последующие уровни образуют консументы
различных порядков. При этом высота всех
блоков- одинакова, а длина пропорциональна
числу, биомассе или энергии на соответствующем
уровне. Существует три способа построения
экологических пирамид.
Пирамида чисел (численностей) отражает численность
отдельных организмов на каждом уровне.
Например, чтобы прокормить одного волка,
необходимо по крайней мере несколько
зайцев, на которых он мог бы охотиться;
чтобы прокормить этих зайцев, нужно довольно
большое количество разнообразных растений.
Иногда пирамиды чисел могут быть обращенными,
или перевернутыми. Это касается пищевых
цепей леса, когда продуцентами служат
деревья, а первичными консументами- насекомые.
В этом случае уровень первичных консументов
численно богаче уровня продуцентов (на
одном дереве кормится большое количество
насекомых).
Рис.1.4. Упрощенная экологическая пирамида
чисел.
Пирамида биомасс – это соотношение между
организмами разных трофических уровней
(продуцентами, консументами и редуцентами),
выраженное в их массе. Обычно в наземных
биоценозах общая масса продуцентов больше,
чем каждого последующего звена. В свою
очередь, общая масса консументов первого
порядка больше, нежели общая масса консументов
второго порядка и т.д. Если организмы
не слишком различаются по размерам, то
на графике обычно получается ступенчатая
пирамида с суживающейся верхушкой.
Рис.1.5. Пирамида биомасс.
Пирамиды чисел
и биомасс отражают статику системы, т.е. характеризуют
количество или биомассу организмов в
определенный промежуток времени. Они
не дают полной информации о трофической
структуре экосистемы, хотя также позволяют
решать ряд практических задач, особенно
связанных с сохранением устойчивости
экосистем. Пирамида чисел позволяет,
например, рассчитывать допустимую численность
отстрела животных в охотничий период
без последствий для нормального воспроизводства
биоценоза.
Пирамида энергии отражает величину потока энергии,
скорость прохождения массы пищи через
пищевую цепь. На структуру биоценоза
в большей степени оказывает влияние,
не количество фиксированной энергии,
а скорость продуцирования пищи.
Рис.1.6 пирамида энергии в системе Силвер-Спрингс
Цифрами обозначено количество энергии
на каждом строфическом уровне в кДж.м.год.
Пирамиды энергии позволяют сравнивать
не только различные экосистемы, но и относительную
значимость популяций внутри одной экосистемы,
не получая при этом перевернутых
пирамид.
В основе цепей питания лежат зеленые
растения. Зелеными растениями питаются
и насекомые, и позвоночные животные, которые,
в свою очередь, служат источником энергии
и вещества для построения тела потребителей
второго, третьего и т.д. порядков. Общая
закономерность заключается в том, что
количество особей, включенных в пищевую
цепь, в каждом звене последовательно
уменьшается и численность жертв значительно
больше численности их потребителей. Это
происходит потому, что в каждом звене
пищевой цепи, на каждом этапе переноса
энергии 80-90% ее теряется, рассеиваясь
в форме теплоты. Это обстоятельство ограничивает
число звеньев цепи (обычно их бывает от
3 до 5). В среднем из 1 тыс.кг растений образуется
100 кг тела травоядных животных. Хищники,
поедающие травоядных, могут построить
из этого количества 10 кг своей биомассы4, а вторичные
хищники - только 1кг. Следовательно, живая
биомасса в каждом последующем звене цепи
прогрессивно уменьшается. Эта закономерность
носит название Правила экологической
пирамиды
Пример. Пусть
одного человека в течение года можно
прокормить 300 форелями. Для их питания
требуется 90 тысяч головастиков лягушек.
Чтобы прокормить этих головастиков, необходимы
27 млн. насекомых, которые потребляют за
год 1 000 тонн травы. Если человек будет
питаться растительной пищей, то все промежуточные
ступени пирамиды можно выкинуть и тогда
1 000 т биомассы растений сможет прокормить
в 1 000 раз больше людей.
2.Мелиорация и ее влияние на водные ресурсы.
Под мелиорацией понимается система технических
мероприятий, направленных на коренное
улучшение неблагоприятных природных
условий используемых земель.
Различают
три основные задачи мелиорации:
- улучшение земель, находящихся
в неблагоприятных условиях водного режима,
выражающихся либо в избытке влаги, либо
в ее недостатке по сравнению с тем количеством,
которое считается необходимым для эффективного
хозяйственного использования территории;
- улучшение земель, обладающих
неблагоприятными физическими и химическими
свойствами почв (тяжелых глинистых и
иловатых почв, засоленных, с повышенной
кислотностью и пр.);
- улучшение земель, подверженных
вредному механическому воздействию,
т. е. водной и ветровой эрозии, выражающейся
в образовании оврагов, оползней, развеивание почвы и пр.
В зависимости от конкретной задачи применяются
и различные виды мелиорации.
Мелиорация, направленная на удаление
с территории избыточной влаги, носит
название осушительной. Она находит применение,
кроме сельского хозяйства, в коммунальном,
промышленном и дорожном строительстве,
торфодобыче, при проведении оздоровительных
мероприятий на заболоченных территориях
и других видах освоения земель. Мелиорация,
направленная на ликвидацию недостатка
вод в почвогрунтах сельскохозяйственных
полей, носит название орошения.
Мелиорация земель с неблагоприятными
физическими свойствами почв направлена
на усиление аэрации, увеличение скважности
и водопроницаемости почв. Для этого вводятся
правильные севообороты, применяется
пескование иловатых почв и кpoтовый дренаж,
способствующий увеличению воздухо - и
водопроницаемости глубоких слоев почв.
Мелиорация земель с неблагоприятными
химическими свойствами почв заключается
в удалении вредных солей путем промывки,
уменьшения кислотности почв внесением
извести, повышении питательных свойств
почв удобрениями и введении правильных
севооборотов с повышенным удельным весом
трав.
Мелиорация
земель, подверженных водной и ветровой
эрозии, обычно включает мероприятия,
направленные на уменьшение количества
и скорости стекающих поверхностных вод,
увеличение сопротивляемости почв размыву
и развеиванию. Эти мероприятия базируются
на применении широкого комплекса лесокультурных,
агротехнических и гидротехнических средств.